简易电子琴设计说明.docx

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简易电子琴设计说明

模拟电子技术课程设计报告

题目名称:

姓

名:

学

号:

班

级:

指导教师:

成

绩:

简易电子琴

黄鹏程

150712165

15电本六班

王爱乐

工程技术学院

信息工程与自动化系

摘要

随着社会的发展进步，音乐已成为我们生活中很重要的一部分，电子琴则是一种很常见的键盘乐器，是现代电子科技和音乐结合的产物。

在各个领域扮演很重要的角色，早已融入现代人们的日常生活中，成为不可替代的一部分。

简易电子琴主要是由8个按键控制，根据固定电阻的不同，从而产生不同的振荡频率，

并且将信号放大后由扬声器输出声音。

为了能得到频率不同的波，波形产生部分首先使用了NE555芯片，从而得到振荡的正弦

波；将信号传给LM386进行功率放大，使扬声器发出相应的音阶。

分块调试测试电子琴，先

是震荡电路的线路测试，再是功率放大电路的测试。

经过调试之后，焊接而成的作品能产生8个音调的不同振荡频率的音阶。

关键词：

NE555LM386频率电子琴

第一章设计任务-4-

1.1设计要求-4-

1.2设计目的-4-

1.3总体思想构图-5-

第二章系统组成及工作原理-7-

2.1NE555简介-7-

2.2逻辑符号-8-

2.3NE555部原理图-9-

2.4逻辑功能-10-

555定时器逻辑功能-10-

2.5LM386芯片介绍-12-

2.5.1外形、管脚排列及电路.-12-

2.5.2LM386主要性能指标-12-

2.6简易电子琴系统组成.-13-

2.6.1按键模块.-13-

2.6.2音调发生模块-13-

2.6.3音响模块-13-

2.7简易电子琴的工作原理.-13-

第三章模块定路设计与参数计算-14-

3.1波形发生部分-14-

3.2功率放大部分-15-

第四章系统调试-17-

4.1调试步骤.-17-

4.2调试过程.-17-

4.3调试结论.-17-

参考文献-18-

附录错误!

未定义书签。

附录一:

元器件清单.错误!

未定义书签。

附录二电路仿真.错误!

未定义书签。

附录三制作作品原图.错误!

未定义书签。

前言

现在是信息高速发达的时代，了解一定的电子产品是相当必要的。

电子琴作为其中的一个典型代表，引领着许多孩子进入音乐的殿堂。

因此，我们选择了简易电子琴这个题目来制作，

因为它不仅能够提高我的实践动手能力，还与实际生活有着紧密地联系。

模拟电路是一门实践性很强的课程，而此次课程设计依据的理论基础是模拟电路的相关知

识。

主要目的在于培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真，实事的

科学态度和勇于探索的创新精神。

锻炼学生自学软件的能力和分析并解决问题的能力。

通过

课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程制图、查阅设计资料、计算机应用方面能力的训练和提高。

巩固、深化和拓展学生的理论知识与初步的专业技能。

在模拟电子课程设计的过程中，系统的概念十分重要。

基本方法除了实验课中要求掌握的功

能测试、故障排除等各种一般方法以外，要特别注重使用“电路拼装”的方法。

课程设计的一般步骤如下：

（1）选择一个课题；

（2）查阅有关资料；

（3）进行可行性论证；

（4）通过设计方案的比较，定出最优的设计方案；

（5）分解为多个模块；

（6）分别设计各个功能模块电路，并完成调试；

（7）组装成完整的数字系统；

（8）编写设计、安装、调试报告。

第一章设计任务

1.1设计要求

1.产生e调8个音阶的振荡频率，它分别由1、2、3、4、5、6、7、0号数字键控制。

其频

率分别为：

1.261.62:

293.63:

329.64:

349.25:

392.06:

440.07:

493.90:

523。

如

表1.1

表1.1音阶频率对应图

音阶

1

2

3

4

5

6

7

i

频率（Hz）

261.6

293.7

329.6

349.2

392.0

440

493.9

523.3

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生成声音的频率。

1.2设计目的

1.熟悉NE555和LM386等相关芯片的部结构和功能，合理运用其部及其功能，完成相应的设计工作。

2.学会使用电路仿真软件如：

Mutisim。

3.能够对电子电路、印刷电路板、电子元器件等一些相关与电子和焊接等方面的知识有进一步的认识，并独立对其进行测试与检查。

4.这次试验对焊接技术、排错调试、以及相关设备的使用等方面的得到了比较全面的锻炼和提高。

并进一步巩固了在课堂上学习的理论知识。

1.3总体思想构图

如图1.1,首先从输入按钮开关开始，然后通过频率发生器根据不同值的固定电阻产生不同频率，然后通过功率放大器放大，最后由扬声器表现出来。

图1.1总体思想构图

【模块功能】

该电路包括按钮开关，定值电阻，555振荡器和扬声器三部分组成，

1输入端：

由八个按钮开关与各自的定值电阻串联在并联组成输入端

2频率产生端：

根据定值电阻的不同输入，由555产生不同的信号频率

3扬声器端口:

接受信号频率发出特定的频率

【设计方案一】

555定时器本实验采用两个555集成定时器组成简易电子琴。

整个电路由主振荡器，颤音振荡器，扬声器和琴键按钮等部分组成。

主振荡器由555定时器，8个琴键按钮S0~S7,外接电容C1、C2,外接电阻R以及R0~R7等元件组成，颤音振荡器由555定时器，电容C等元件组成，颤音振荡器振荡频率较低为64Hz,若将其输出电压U连接到主振荡器555定时器复位端4，则主振荡器输出端出现颤音。

按图接线后闭合不同开关即可令喇叭发出不同频率的声响,从而模拟出电子琴的工作。

【设计方案二】

LM324振荡

1.2所示。

由RC选频网络、集成运算放大器、信号发生器组成。

其原理图如

图1.2LM324振荡思路图

电阻、电容等组成RC桥式正弦波振荡电路，选用8个电阻和电容构成RC串并联选频网络分别取不同的电阻值（通过琴键开关接通RC串并联网络的8对电阻）使振荡器产生八个音阶信号。

通过运算放大电路的放大最后，通过扬声器发出乐音。

8个开关对应着电子琴8个音阶琴键，使用时闭合不同的开关选择不同电阻的大小，再通过RC振荡电路，可以发出不同的声音。

【设计方案三】

由两个555芯片以及其他元件组成的简易电子琴电路如图1.3:

ci-plNnk

图1.3简易电子琴仿真电路

该方案是用两个555芯片组成。

主要核心是555芯片，前一个555芯片是用来产生振荡信号，接入不同阻值的电阻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

1、2、3、

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

4、5、6、7、0八个音频音阶所对应的频率，再经LM386集成功率放大器将信号放大，驱动

扬声器发出对应的音频音阶。

最终选择方案：

方案一

原因用555定时器比LM324方便简洁，而且在实际仿真过程中，LM324方案未能成功，故为

保险起见选择了555定时器，方案三中电路虽然简单，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。

方案一的电路相对二者比较合理，选择的元器件也不多，由于电路比较简单，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。

第二章系统组成及工作原理

2.1NE555简介

多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。

多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。

由555定时器构成的多谐振荡器如图2.1（a）所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端

（7脚）接到R1，R2的连接处。

由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc,

故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。

这时，

电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。

充电时间常数T

充=（R1＋R2）C。

由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态•其维持时间

TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放=R2C0随着C的放电，uc下降，当

uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。

为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。

不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，

则输出可得矩形波。

电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3〜2/3）Vcc之间变化。

图2.1

（b）所示为工作波形。

眼据％的波形图可以确定振満周期为r二t刑牛rp[

有时应充电时间^r,n=0.7（^+wjc^

兔对应放电吋间輪=O.7/t2C

振荡周期T=T^+Tn=0.7（/?

+2«a）c（9斗1）

掘荡频率/=1/7

图2.1555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形

集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。

一般双极性型产品型号的最后三位数都是

555,CMOS型产品型号的最后四位数都是7555.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。

器件电源电压推荐为4.5〜12V,最大输出电流200mA以，并能与TTL、CMO逻辑电平相兼

容。

2.2逻辑符号

（c）

图2.2555

定时器的部电路框图及逻辑符号和管脚

2.3NE555部原理图

图2.3555定时器的部原理图

Vi1（TH）:

高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH=

Vi2（TR）:

低电平触发端，简称低触发端，标志为TF。

VCO控制电压端。

VO输出端。

Dis:

放电端。

Rd:

复位端。

555定时器含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生VCC和VCC两个基准电压;两个电压比较器C1、C2;—个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3

Rd是复位端，低电平有效。

复位后，基本RS触发器高端为1（高电平），经反相缓冲器后，

输出为0（低电平）。

2.4逻辑功能

表2.1555定时器逻辑功能

RST

TH

TR

OUT

0

X

X

0

1

>2/3VCC

>1/3VCC

0

1

<2/3VCC

>1/3VCC

不变

1

「<2/3VCC

P<1/3VCC

1

1

>2/3VCC

<1/3VCC

1

在555定时器的