电子节拍器

长 沙 学 院

数电课程设计说明书

数字电子技术课程设计任务书(15)

系（部）：电子与通信工程系 专业： 指导教师：陈希

长沙学院课程设计鉴定表

目录

前言 4

第一章 、设计内容及要求 5

第二章、电子节拍器的组成和工作原理 5

3.1 脉冲产生电路图： 6

3.2 节拍控制电路： 7

3.3 灯光显示电路如图： 7

3.4 发声电路： 8

3.5 电子节拍器用示波器测得的不同拍的波形图如下： 9

第五章、设计所用元器件汇总 9

第六章、参考文献 10

前言

电子节拍器，英文名：digital metronome

一种能在各种速度中发出一种稳定的节拍的电动或电子装置，作为一种节奏性乐器使用.1696年巴黎人E.卢列创制第一架节拍器后，这种装置的种类很多，最普遍使用的是1816年由奥地利人J.N.梅尔策尔发明的节拍器。梅尔策尔的节拍器外形呈金字塔形，内部为时钟结构，有齿轮及发条，带动一摆杆，摆杆每次摆动结束时发出尖锐的“滴哒”声，这些滴哒声的速度可根据刻在摆杆上的游尺刻度上下移动摆锤，进行调整，其速度每分钟40～210拍。约在1945年瑞士钟表业生产有袖珍节拍器，形如挂表。

节拍器最早时期是机械式的利用的是机械发车节拍，随着科学技术的发展现今的节拍器都是电子式的，现

代半导体和集成电路底节拍器不但功能强性能好而且还小巧灵便，携带起来很方便。在不久的将来还会出

现智能化的电子节拍器。电子节拍器对初学者来说是最好的指导老师，是钢琴学习者的铺助工具，合理地

运用它,可使学琴者克服练习中的障碍,清楚每首乐曲所需的基本速度,并且初学琴建立一定

的心理节奏感,养成良好的节拍习惯具有积极的的人帮助

作用，同时也起到速度的参照作用、纠正速度的作用。

现代半导体和集成电路的节拍器小巧灵便 ，具有多种功能。。匈牙利作曲家G.利盖蒂在《交响诗》中用过100个节拍器以不同速度鸣响。

电子节拍器是一种新颖的节拍器，它具有应用范围广、节拍可调，声音悦耳、成本低、容易自制、调试简单等优点。

第一章 、设计内容及要求

设计要求：

设计一个电子节拍器，要求本节拍器具有声光显示功能；设有 2/4，3/4，4/4 三档节拍转换开关，音响有强弱之分，节拍速度连续可调。

〖主要参考元器件〗555：CD4017，8050，LM386

设计内容：

1、系统整体设计；

2、系统设计及仿真；

3、在Multisize或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示；

4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。

第二章、电子节拍器的组成和工作原理

本设计电路主要由四部分组成，分别是：脉冲产生电路、节拍信号产生电路、灯光显

示电路和发声电路。

节拍信号产生电路：以脉冲信号作为输入信号产生节拍信号。

灯光显示电路：灯光使用节拍信号控制。

发声电路：利用功率较大的放大电路来驱动发生器，继而通过蜂鸣器产声音。

首先由振荡电路产生一系列的脉冲信号，传至脉冲信号接收电路，通过接收脉冲信号，电路对这一脉冲进行一系列的转换，使其能够产生不同的节拍，再将这些转换的脉冲信号，传至蜂鸣器，使其能够发出不同的节拍来，同时连接四个发光二极管，以达到有灯光随节闪亮的效果。

第三章、电子节拍器电路设计

图3 .1电子节拍器multisim电路仿真图

3.1 脉冲产生电路图：

图3.2电子节拍器脉冲产生电路图

电路通过LM555CM自激震荡产生方波输出，其频率范围是570KZ-2800HZ，调节滑动变阻器可以使拍子在每分钟34至170 次的范围变化。

3.2 节拍控制电路：

图3.3电子节拍器节拍控制电路

节拍控制器由CD4017、C4、R11等组成。其中脉冲分配器CD4Ol7，其十个输出端QO-Q9只有一个输出高电平，复位状态下QO输出高电平，在CP0输入第一个脉冲后Ql输出高电平，输入第二个脉冲后Q2输出高电平，以此类推。输入十个脉冲后电路又恢复到初始状态。如果把某个输出端接到复位端MR，则当该输出端为高电平时电路即提前进入复位状态，我们正是利用这一特点通过开关接在不同的输出端上形成不同的节拍输出。C4、R11组成开机复位电路。

3.3 灯光显示电路如图：

图3.4电子节拍器灯光显示电路图

如图所示，当Q0、Q2、Q4、Q6其中一路输出高电平时，通过与其相连接的发光二极管再过R3连接到地从而同步发光显示，另外通过二极管与电阻相连，由于R7=100Ω与其他R4=R5=R6=51KΩ不相同，所以当Q0输出高电平时，声音控制信号输出的电流将大一些，发出重音，区别于其他低音信号。

3.4 发声电路：

图3.5电子节拍器发声电路图

声音控制信号输出以后通过三级管放大电路对其进行放大，再输出到蜂鸣器进行发声。下面以2／

4拍为例说明电路的工作原理：在复位状态Q0输出高电平，通过R7电路发出一重音，LED4灯亮，R4、

R5、R6中无电流通过。CP0 端输入第一个脉冲后QO输出低电平Q1输出高电平，电路没有输出。输入第二个脉冲后Q2输出高电平，通过R6电路发出一低音，LED3灯亮，R4、R5、R7中无电流通过。输入第三个脉冲后Q3输出高电平，电路没有输出。输入第四个脉冲后，Q4输出高电平，通过开关又使MR 端为高电平，脉冲分配器迅速进入复位状态。如此周而复始，便可发出一强一弱的节拍声，

3／4、4／4 拍的工作原理可以此类推。

3.5 电子节拍器用示波器测得的不同拍的波形图如下：

图3.6 不同节拍的波形图

第五章、设计所用元器件汇总

50KΩ滑动变阻器 1个

1KΩ电阻 2个

10KΩ电阻 1个

240Ω电阻 1个

100 Ω电阻 1个

47KΩ电阻 3个

91KΩ电阻 1个

100nf电容 1个

10nf 电容 1个

1uf 电容 1个

LM555CM芯片 1个

4017BD芯片 1个

LED灯 4个

1N1024C二极管 5个

2N1711三极管 2个

蜂鸣器BUZZER 1个

第六章、参考文献

【1】、康华光 《电子技术基础 数字部分 第五版》 高等教育出版社

【2】、沈伟慈 《通信电路 第三版》 西安电子科技大学出版社

【3】、吴汉清 《实用制作—电子节拍器》 电子制作

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/8d4bd37b79563c1ec4da7164.html