简易电子琴的设计.docx

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1、电子课程设计报告题目名称：简易电子琴姓名:专业:班级学号:同组人:指导教师:通信工程0882041*%南昌航空大学2011年2月26日摘要旨在提高电子根底知识的理解能力并应用到实践中，学校因此开设了为期两周的电子课程设计。此次参与的电子课程设计以简易电子琴为最终结果，主要是以硬件测试为主，首先进行电路分析，设计电路图，其次是考虑可能出现的问题.完善电路图，再选择适宜的涔件，最后按照电路图设计搭线，调试测试，直到到达理想的结果，当然在这之前要对焊点等要事先查阅资料，/解手工焊接技术，再查阅各个芯片的引脚功能的各个参数，同时还要了解震荡电路，与其产生震荡的原理，在根据真荡电路计算出电阻值，以便选择

2、适宜的电阻值，这些都是课前准备,测试电子琴要一步一步，首先是震荡电路的线路测减，尽量消除噪声，使音质能够清晰，这样电子琴就做成了。关键字:简易电子琴,NE555,1.M386,声调目录前方第一章设计内容及饕求2第二章系统设计方案选獐2.1 方案52.2 方案二62.3 方案三7第三章单元电路设计、）数计算、卷件选獐3.1 频率蔻荡电路83.2 功率放大电路8第四章系统组成及工作原理4.1 系统组成IO4.2 工作原理I1.第五章实殴、调试及测试结果与分析12结论14参考文献15附录161前言学校为加强学生对本专业电子信息类根底知识的理解，检验学生对常用电子知识的了解，故在学期末开设为期两周的课

3、程设计实验。主要目的在于培养学生的思考能力，并是否能与实际相结合，提高自身分析和操作问题的技巧，使学生能够更好的面对以后就业环境遇到的困难和挑战。电子琴结构较为兔杂，声源是晶体管产生的点震荡，并通过音色I可路产生不同的音色,音乐产生原理及硬件设计由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，此次设计是一个由555定时器构成的简易电子琴。本次实验的目的是：1.学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力。2.了解由555定时涔构成的简易电子琴的电路原理第一章设计内容及要求一设计的根本内容设计一个简易电子琴，根本要求是：1）产生e调8个音阶的振荡频率，它分别由I、2、3、4,5、6、

4、7、O号数字键控制.其频率分别为:1：261.6HZ,2：293.6HZ.3：329.6HZ、4：349.2H7、5：392.0UZ,6：440.0HZ,7：493.9HZ、0：523HZ。2）利用集成功放放大该信号，驱动扬声器.3）设计一声调调节电路，改变滑动变阻器，生成不同的频率声音。二设计要求介绍产生调8个音阶的震荡频率，它分别由I、2、3、4、5,6、7、0号数字控制，发生频率不同的音调.本实验采用555桀成定时器组成简易电子琴，整个电路由主振荡器，皱音振荡器，扬声器和琴键按钮等局部组成。主振荡器是由555定时落，七个琴键按钮SI-S7,外接电容C1.C2,外接电阻R8以及RI-R7等

5、元件组成，嵌音振荡器由555定时器，电容C5及R9RIO等元件组成，嵌音振荡器频率较低为64HZ,将输出电压U连接到主振荡器555定时器延位端4.（W主振荡涔输出出现震音。按原理图接线后分别闭合不I司开关即可令喇叭发出不同频率的声音，从而模拟出电子琴的工作。第二章电路设计方案与仿真图2.1 555芯片介绍NE555的内部结构可等效成23个晶体三极管、17个电阻、两个二极管，组成了比拟器、RS触发器、等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成/一个电阳分压器,为上、卜.比拟器提供基准电压。NE555属于emos工艺制造.NE555引脚介绍如图2.1：1地GND5控制电压2触发6门限（阈值）

6、3输出7放电4笑位7放电图2.1NE555管脚图2.2 1.M386集成功率放大器：2.2.1 外形、管脚排列及内电路1.V386是一种低电压通用型音频集成功率放大器，广泛应用于收音机、对讲机和信号发生器中；1.M386的外形与管脚图如图2.2所示，它采用8脚双列直插式塑料封装。b)三HWM图221.M386外型与管脚1.V386有两个信号输入端，脚为反相输入端,脚为同相输入端：每个输入端的输入阻抗均为50kC,而且输入端对地的直流电位接近于零，即使输入端对地短路，输出端直流电平也不会产生大的偏离2.221.M386主要性能指标1.M386-4的电源阻压范围为518v当电源电压为6丫时,静态工

7、作电流为4mA。当16V,兄=32Q时输出功率为1般、脚开路时带宽30OkH”总谐波失真为0.2V输入阻抗为50KQ.利用9013来产生对应音频频率电路如图用两个9013三极管组成多谐振荡电路，所要求产生的频率是由VI、V2组成的多谐振荡电路决定，产生出的缴率驱动扬声器发出声音.原理图中涉及到/RKR2、CkC2,Rw*.计算周期的公式为:T=0.639(RI+Rw*)*C1.+(R2+Rw*)*C2),计算须率的公式为f=0.639(R1.+Rw*)*C1.+(R2+Rw*)*C2.方案二：由两个555芯片以及其他元件组成的荷易电子号电路如图2.2：图2.4简易电子琴仿真电路（二）该方案是用

8、两个555芯片组成。主耍核心是555芯片，前一个555芯片是用来产生振荡信号，接入不同限值的电阻Rw”产生不同的音阶频率信号，发出锯齿波形。然后通过第二个555芯片，该555芯片接成施密特触发器，用来将锯齿波形转变为方波波形，从而得到I、2、3、4,5、6、7、O八个音频音阶所对应的频率，再经1.M386集成功率放大器将信号放大，驱动扬声器发出对应的音猱音阶。方案三：由一个555芯片以及其他元件组成的简易电子琴电路仿真图如图:该方案主要用一个555芯片来产生振荡频率，调节可变电阻得到1、2、3、4、5、6、7、O所对应音猱官阶的势率，再经过1.M386集成功率放大器将信号放大，从而驱动扬声器发

9、声。3.3方案比拟方案一中用到的两个555芯片从经济角度来说不是很合理，而且电路也比拟爱杂，绐后面的饵接造成较大的困难，所以此方案不是很合理，故不用此方案.方案二中电路虽然简单，但是经过实践，得到的声音很小，得到的音阶不是很准，不能很好的实现预期的效果，所以此方案也不用。方案三的电路相对二者比拟合理，选择的元器件也不多，由于电路比拟简堆，所以在焊接时不会造成大的困难，得到的音阶准，声音较大，符合设计的要求，所以选用的是此方案。第三章单元电路设计、参数计算、器件选择图3.1NE555应用电路图中，脚所接容量为20UI：的电容为去耦漉波电容。脚与脚所接电容、电阻是用于调节电路的闭环电压增益,电容取

10、值为IOUF,电阻在020kQ范闱内取值：改变电阻值,可使集成功放的电压放大倍数在20200之间变化，A值越小，电压增益越大。当需要高增益时，可取危=0,只将一只IOUF电容接在脚与脚之间即可。输出端脚所接IOQ电阻和0.1UF电容组成阻抗校正网络,抵消负载中的感抗分量，防止电路自激,有时也可省去不用.该电路如用作收音机的功放电路，输入端接收音机检波电路的输出端即可。第四章系统组成及工作原理-简易电子琴个模块的设计1按键模块在电路板上安装八个按键开关，分别接入对应的电路中来控制输出频率。2音调发生模块由一个555芯片和几个电容以及电阻组成多谐振荡器，经过可调电阻输出设计所需对应的频率.3音响模

11、块由一个1.M386芯片和一个喇叭组成音响，1.M386将系统产生的信号放大，经过喇叭发出声音。二简易电子琴的工作原理音乐产生原理及硬件设计由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不何的摄率的组合，即可构成我们所想嘤的音乐J方案一：用两个9013三极管来完成此设计，该设计用两个9013组成多谐振荡器，用它来发出所要音频的领率，最后连接到扬声器组成根本电路。此方案虽然可行，但是扬声器的声音不大，效果不是很真实，所以不采用此方案。方案二：主要是用两个555芯片和一个1.M386芯片、一个扬声器以及假设干个电阻电容来组成简易电子琴的系统。此方案中第一个555

12、芯片用来产生锯齿波形，然后经过第二个555芯片和其他电阻电容组成的施密特触发器将锯齿波形转变成放波波形，产生驱动扬声器的信号，再经过1.M386将信号放大使扬声器发出声音。我们只要调整接入的电阻阻值就能得到对应音频的猱率,从而到达所要的效果.不过这个方案要使用两个555芯片，在经济上不是很合理，所以不选择此方案。方案-：主要用用一个555芯片和一个1.H386集成功率放大器来实现此方案.通过555芯片产生振荡频率，发出信号。再由经1.M386功放将信号放大，出动扬声器发声。通过八个可调电阻来实现1、2,3、4、5.6、7、0八个不同音频旨阶，从而到达我们所要的效果“电子琴的具体工作原理图如图4

13、.1所示。图4.1简易电子琴的工作原理图第五章实验与调试及参数按照原理图焊接好电路图之后，接上电源，发现电路不工作。经过检查之后发现出现虚焊，改正后电路工作正常。通过计莫得到可调电阻的阻值分别为：34.3K、28.6K、23.3K、20.9K、16.4K、I2.5K、8.9K7.3K。逐个谢节可变电阻的阻值，使每个阻值都对应所需的阻值后，电子琴发出所需要的声音，到达J设计的预期效果。计算周期的公式为：T-O.7(Rr+2R9)*C1.计算频率的公式为:f=1.0.7(Rr+2R9)*C1.5.1测试结果与分析1将元器件焊接好后发现电路无法工作,经过检查发现电容C1.(0.1F)的两个管脚连接在

14、一起，造成短路现象。解决方法：将电容C1.拆下，两个管脚接在不同的孔中，防止电容造成直接短路,2将1中的电容调节好后然发现电路无法正常工作，听不到扬声器发出声，在屡次检查中发现，焊接时造成虚焊，使电路不能正常工作解决方法：把原件拆卜.重新焊接。结论：通过对整个电路的检查以后，电路没有错误，接通电源，用数字万用表调节可变电阻，使电阻阻值为需要的对应的限值，依次按下开关,扬声器发出I、2、3、4、5、6、7、。八个对应的音频音阶.由此可得到此方案是正确的，到达了设计所要求的效果.这个简易电子琴能实现一些简弟的曲子，可以用来当乐器使用。经过这次设计，学到了不少东西，知道J在以后的设计中要认认真真、仔

15、仔细细，尽量减少虚焊，减少短路，只有严格要求自己，那样才能提高自己的操作能力，在现实生活中处事的态度也是如此。结论为期两周的课程设计结束r,自觉这段时间过的很充实.有过失败有过阻力但经过和同组人的努力一一克服了这些困难，收获的并非只是实验报告，卜面针对这一次的课程设计，简要谈一下自己的心得体会.在刚开始的设计这个课题时，当时有很多的地方感到很生疏，件如，如何确定方案。后来经过一段时间的学习，根本解r一些，明白/电子琴的一些功能以及实现这些功能的一些方法，在设计中也遇到了很多问题，首先注意的事项是很多的，这是课程设计的必要的耍求，瞥如焊接是不能出错，接线时不能断路短路，在保证连线正确的情况也要注

16、意美观，在调试的过程中也出现了一些问题，但在老师的指点和建议卜取得了很好的效果。设计过程中,也认识到自己的缺点。发现自己以前所学的知识不够扎实，只知道一些理论的知识，而实际应用能力很差，需要自己努力的提高，在这几天的学习中我学到r很多的东西，提高了自己的动手能力，但是毕竟时间有限，希望学校和老师能多给同学们时机去实践，把竹本上学到的知识应用到实践中去，为以后进入社会打下坚实的根底，9参考文献I】杨志忠，6数字电子技术根底.高等教育出版社h2004。2】陈有卿，实用555时基电路300例.中国电力出版社，2(X)5.3伍爱莲，6电路与电子技术试验教程.华中科技大学出版社，2006.4沈小丰，电子技术实践根底3.清华大学出版社，2(X)6.5固行数字电子技术根底(第五版).清华大学出版社.20066汤山俊夫.数字电路设计与制作3.科学出版社.2005附录一元件清单名称型号数量芯片NE5551块芯片1.M3861块电阻IOKI个可调电阻100K8个电容0.1f1.f10f各一个47f按钮开关无8个二端开关无1个扬声器8。1个可调电阻50KQ1个电路板1块