一. 元器件介绍

这里用到的元器件有:

  1. DIgital power(VCC)数字电源
  2. 频率计数器(XFC)
  3. 示波器(XSC)
  4. ground 数字地
  5. Capacitan 电容器
  6. Resistor 电阻器
  7. 555_VIRTUAL 555计时器
  8. 触发按键(DIPSW)(DPST)(SPST)

二. 原理分析

这里引用一位博主对555计时器原理的分析
555计时器原理
555计时器通过内部的三个电阻分压实现电平值的置位
通过三极管实现通断状态的翻转
经过一个翻转循环形成一个周期
在单位时间内形成连续周期
最后计算输出方波信号的频率值

如下图为仿真实验中的555计时器

三. 仿真实验

注:
对于Multisim,目前其元器件库中没有提供有源蜂鸣器(即可以根据输出频率的不同输出不同的声波,无源蜂鸣器只能发出单频率的声波),只有无源蜂鸣器Buzzer,对于该器件,可以手动调节其频率以输出特定频率的声波

如下图为参数界面

故为了方便的查看输出的频率值,使用频率分析仪代替有源蜂鸣器
就是下面这个小东西:

  1. 将测量量选择频率值
  2. 调整好合适的触发电平
  3. 设置合适的触发灵敏度
  4. 选择交流耦合

下图为频率显示界面:

若需要实现555计时器模拟真实情况下的电子琴,则需要使用Proteus来实现

555计时器部分接线依据555计时器组成固定频率信号源的原理:555计时器原理

根据不同形式的触发方式(不同开关)分成以下三种:

  1. 指拨开关式触发(DIPSW)
    指拨开关式

  2. 弹簧式按键触发(DPST)
    弹簧式按键式

  3. 单刀单掷开关式(SPST)
    单刀单掷开关式

接线:
依据555计时器原理:555计时器原理

  1. 其中RESETVcc引脚接入高电平使重置引脚失效
  2. DIS - Discharge 三极管集电极Collector输入引脚同时接入R1、R2将R1和R2上分压和作为该引脚的输入值,根据该引脚的输入值不断切换三极管的通断状态
  3. THR - Threshold 上阈值电压引脚同集电极引脚输入作用于比较器输出电平值到SR锁存器,同时接入电容作为充放电容器引起电压值改变
  4. TRI - Trigger 触发引脚接入电容器上极板依据充放电原理实现变化的信号输入作用于内部SR锁存器上,同时R2另一端接入在电容器上极板上,故与TRI - Trigger 触发引脚相接
  5. CON - Control voltage 电压控制引脚接去耦电容稳定电路
  6. GND接地

接线完毕后就可以根据以下公式根据不同频率值计算电阻电容分配值了
频率与阻值和电容大小关系

这时你可能会问,为什么只改变电阻R2的值,不改变R1和C1的值
其实,不严谨的说,三个作为变量都是可以的,但实际上R2前有系数2,这代表着在实际应用中,对比于电阻R1,可以买阻值间隔更小的电阻,复用性高,价格较低
至于小电阻小电容而言,小电阻普遍便宜于小电容
但稍微严谨点,在555计时器运作过程中,更换电容对元器件内部可能会造成影响
综上考虑,最好的实现方案即为更换电阻R2的阻值


四. 仿真错误

这时你会发现,使用前两种触发开关进行仿真过程中会出现

仿真错误
这是在Multisim中独有的仿真错误,即使使用收敛助手仍然不能解决问题
实际测试不是收敛问题
对于该问题的解决办法就是更换为第三种触发方式:
单刀单掷开关式(SPST)
虽然不能模拟实际的电子琴触发过程,但已经体现出555计时器模拟电子琴的核心原理

你的数电老师不会把你怎样的(。◝‿◜。)


希望能够帮到迷途之中的你,知识有限,如有学术错误请及时指正,感谢大家的阅读

(^^)/▽ ▽\(^^)

如果你想了解更多可以点击如下帮助文档
交互式按钮 DPST 开关帮助文档
交互式 SPST 开关帮助文档

Logo

旨在为数千万中国开发者提供一个无缝且高效的云端环境,以支持学习、使用和贡献开源项目。

更多推荐