用CD4017组装的电子节拍器 - 全文

　　电子节拍器的基本构成

　　电子节拍器主要由节拍脉冲产生电路、节拍信号产生电路、声音显示电路及灯光显示电路等组成。节拍脉冲产生电路产生周期性的脉冲信号，节拍信号产生电路产生2/4拍、3/4拍、4/4拍的控制信号。发声电路和显示电路同步显示节拍。

　　电子节拍器的基本工作原理

　　IC-1（555）接成多谐振荡器，R12用来改变脉冲周期，即节拍速度。

　　IC-2（CD4017）为1-10循环记数器，15端分别接入Q2、Q3、Q4端可改变计数器的模，从而控制节拍数，可用三档开关控制。

　　IC-3（555）在IC-1、IC-2输出波形的作用下输出不同频率的声音信号，经功放放大后喇叭发出强弱的节拍声音，调节电位器R4可改变音量。红灯显示节拍速度，即IC-1输出的脉冲信号；绿的显示节拍的高音（重音），由IC-1、IC-2输出波形共同决定。

　　节拍信号产生电路

　　CD4017，是一种用途非常广泛的十进制计数／分频器。有3个输入端（MR、CP0和~CP1），和11个输出端（Q0—Q9及1个进位端～Q5-9）。

　　CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出Q0为高电平，其余输出端（Q1～Q9）均为低电平。CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。

　　CD4017有10个输出端（Q0～Q9）和1个进位输出端～Q5-9。每输入10个计数脉冲，～Q5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。

　　CD4017很容易构成节拍信号控制电路，产生相应的分频信号，与时钟信号一起控制发光二极管发光和喇叭发声，电路图如图4-3所示。

　　开关A、B、C可用一个三档开关代替。14端（CP0）为脉冲输入信号，由脉冲发生电路产生，（Q1）为输出信号。当开关A闭合时，4端（Q2）信号反馈到15端（MR）构成模2计数器，得到2/4拍信号；同样，当B、C开关闭合时，可分别得到3/4拍、4/拍信号。

　　光显示电路

　　光显示电路用于显示节拍状态，红灯指示节拍速率，绿灯指示节拍种类，电路图如图4-5所示。

　　二极管的发光状态由CP和节拍控制信号共同决定，红灯显示节拍速度，当CP为高电平时发光；绿灯显示节拍种类，当CP和节拍控制信号同为高电平时发光，与高音同步。晶体管可增大电流，其输入输出波形图如图4-6所示（以2/4拍为例）。

　　声显示电路

　　如图4-7所示。该发声电路由555构成的多谐振荡器、放大器及喇叭组成，能发出间歇的高低音，从二显示节拍。555构成的多谐振荡器参考电压为节拍控制信号，若用Vo表示，则VTH=Vo；VTL=1/2Vo。而振荡器的频率与VTH、VTL有关，故Vo的高低电平决定音调的高低。同时，只有CP为高电平时多谐振荡器才能振动，从而发声，故CP使喇叭间歇发声。

　　放大电路可用LM386构成，电路如图4-8，放大倍数为Av=200，音量可通过电位器调节。

　　CD4017构成的低音节拍器电路

　　加重低音节拍器可以加重每一个节拍，也可用于加重第2、第3、第4、第6及第9个节拍的低音强度。由于该节拍器选用了红、绿两种不同颜色的发光二极管，使其具有了光显示功能，红色发光二极管用作加重低音节拍的灯光指示，而非加重节拍则由绿色发光二极管指示，因此用户可以很容易地辨别出哪一个是加重低音节拍。加重低音节拍器的电路图如图所示。整个电路由4块CMOS数字集成电路组成。