用CD4017組裝的電子節(jié)拍器 - 全文

　　電子節(jié)拍器的基本構(gòu)成

　　電子節(jié)拍器主要由節(jié)拍脈沖產(chǎn)生電路、節(jié)拍信號(hào)產(chǎn)生電路、聲音顯示電路及燈光顯示電路等組成。節(jié)拍脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生周期性的脈沖信號(hào)，節(jié)拍信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生2/4拍、3/4拍、4/4拍的控制信號(hào)。發(fā)聲電路和顯示電路同步顯示節(jié)拍。

　　電子節(jié)拍器的基本工作原理

　　IC-1（555）接成多諧振蕩器，R12用來(lái)改變脈沖周期，即節(jié)拍速度。

　　IC-2（CD4017）為1-10循環(huán)記數(shù)器，15端分別接入Q2、Q3、Q4端可改變計(jì)數(shù)器的模，從而控制節(jié)拍數(shù)，可用三檔開(kāi)關(guān)控制。

　　IC-3（555）在IC-1、IC-2輸出波形的作用下輸出不同頻率的聲音信號(hào)，經(jīng)功放放大后喇叭發(fā)出強(qiáng)弱的節(jié)拍聲音，調(diào)節(jié)電位器R4可改變音量。紅燈顯示節(jié)拍速度，即IC-1輸出的脈沖信號(hào)；綠的顯示節(jié)拍的高音（重音），由IC-1、IC-2輸出波形共同決定。

　　節(jié)拍信號(hào)產(chǎn)生電路

　　CD4017，是一種用途非常廣泛的十進(jìn)制計(jì)數(shù)／分頻器。有3個(gè)輸入端（MR、CP0和~CP1），和11個(gè)輸出端（Q0—Q9及1個(gè)進(jìn)位端～Q5-9）。

　　CD4017有3個(gè)輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出Q0為高電平，其余輸出端（Q1～Q9）均為低電平。CP0和～CPl是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP0端輸入；若要用下降沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由～CPl端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。

　　CD4017有10個(gè)輸出端（Q0～Q9）和1個(gè)進(jìn)位輸出端～Q5-9。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，～Q5-9就可得到1個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。由此可見(jiàn)，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。

　　CD4017很容易構(gòu)成節(jié)拍信號(hào)控制電路，產(chǎn)生相應(yīng)的分頻信號(hào)，與時(shí)鐘信號(hào)一起控制發(fā)光二極管發(fā)光和喇叭發(fā)聲，電路圖如圖4-3所示。

　　開(kāi)關(guān)A、B、C可用一個(gè)三檔開(kāi)關(guān)代替。14端（CP0）為脈沖輸入信號(hào)，由脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生，（Q1）為輸出信號(hào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)A閉合時(shí)，4端（Q2）信號(hào)反饋到15端（MR）構(gòu)成模2計(jì)數(shù)器，得到2/4拍信號(hào)；同樣，當(dāng)B、C開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，可分別得到3/4拍、4/拍信號(hào)。

　　光顯示電路

　　光顯示電路用于顯示節(jié)拍狀態(tài)，紅燈指示節(jié)拍速率，綠燈指示節(jié)拍種類(lèi)，電路圖如圖4-5所示。

　　二極管的發(fā)光狀態(tài)由CP和節(jié)拍控制信號(hào)共同決定，紅燈顯示節(jié)拍速度，當(dāng)CP為高電平時(shí)發(fā)光；綠燈顯示節(jié)拍種類(lèi)，當(dāng)CP和節(jié)拍控制信號(hào)同為高電平時(shí)發(fā)光，與高音同步。晶體管可增大電流，其輸入輸出波形圖如圖4-6所示（以2/4拍為例）。

　　聲顯示電路

　　如圖4-7所示。該發(fā)聲電路由555構(gòu)成的多諧振蕩器、放大器及喇叭組成，能發(fā)出間歇的高低音，從二顯示節(jié)拍。555構(gòu)成的多諧振蕩器參考電壓為節(jié)拍控制信號(hào)，若用Vo表示，則VTH=Vo；VTL=1/2Vo。而振蕩器的頻率與VTH、VTL有關(guān)，故Vo的高低電平?jīng)Q定音調(diào)的高低。同時(shí)，只有CP為高電平時(shí)多諧振蕩器才能振動(dòng)，從而發(fā)聲，故CP使喇叭間歇發(fā)聲。

　　放大電路可用LM386構(gòu)成，電路如圖4-8，放大倍數(shù)為Av=200，音量可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)。

　　CD4017構(gòu)成的低音節(jié)拍器電路

　　加重低音節(jié)拍器可以加重每一個(gè)節(jié)拍，也可用于加重第2、第3、第4、第6及第9個(gè)節(jié)拍的低音強(qiáng)度。由于該節(jié)拍器選用了紅、綠兩種不同顏色的發(fā)光二極管，使其具有了光顯示功能，紅色發(fā)光二極管用作加重低音節(jié)拍的燈光指示，而非加重節(jié)拍則由綠色發(fā)光二極管指示，因此用戶(hù)可以很容易地辨別出哪一個(gè)是加重低音節(jié)拍。加重低音節(jié)拍器的電路圖如圖所示。整個(gè)電路由4塊CMOS數(shù)字集成電路組成。