简易电子琴NE555LM386Word文档下载推荐.docx
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293.6、3：
329.6、4：
349.2、5：
392.0、6：
440.0、7：
439.9、0：
523；
③利用集成功放放大该信号，驱动扬声器；
④设计一声调调节电路，改变生成声音的频率。
进度安排
第7周：
查阅资料，学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；
第8周：
领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；
第9周：
检查设计结果、撰写课设报告。
摘要
音乐在人类社会扮演着重要的角色，传统的乐器学习难度大且价格高昂，而一些简易的电子乐器价格相对便宜，能满足一般爱好者需求。
故研制电子乐器具有一定社会意义。
本次课程设计中，采用NE555和LM386功率放大器来完成设计要求。
利用555定时器构成多谐振荡器，通过8个按键控制不同的RC组合使其产生不同频率八个基本音阶的脉冲信号波，通过LM386功率放大器驱动扬声器，即可发出八个音阶的音乐。
关键词：
简易电子琴、NE555、LM386、8个音阶
第一章系统组成·
·
1
1.1系统框图·
1.2系统介绍·
第二章各模块设计·
2
2.1按键开关模块·
2.2振荡器模块·
2.3扬声器模块·
3
第三章
仿真图及分析·
4
3.1仿真波形图·
3.2仿真结果分析·
7
第四章设计结果分析·
8
第五章实验小结·
9
参考文献·
10
附录A元件清单·
11
附录B焊接实物图·
12
第一章系统组成
1.1系统框图
按键开关
图1.1系统框图
采用555集成定时器组成简易电子琴，整个电路由振荡器、LM386功放器、扬声器和按键开关等部分组成。
主振荡器是由555定时器，八个按键开关，外接电容C1、C2，外接电阻R8以及R1-R7（用8个可调电阻调成所需电阻元件）等元件组成。
1.2系统介绍
直流信号经振荡器模块后转变成频率不同的矩形波信号，通过一个4.7uF耦合电容滤除直流分量后，再接LM386放大驱动扬声器发声。
按原理图接线后分别按下不同按键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。
第二章各模块设计
2.1按键开关模块
图2.1按键开关模块
按键开关模块兼顾电源开关和改变振荡器RC组合中的电阻的作用。
即按下不同的开关都将接通电源，同时接入不同的电阻阻值使振荡器模块产生频率不同的信号。
2.2振荡器模块设计
由555定时器组成的多谐振荡器及其工作波形如图2.1.1所示，其中R1、R2和电容C为外接元件。
图2.2555工作图
其实质是将输入的直流信号转换成矩形波信号输出。
充电时间
放电时间
矩形波的振荡周期T=
+
≈0.7（R1+2R2）C
因此改变
、
和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。
图2.3振荡器模块
图2.1.2所示是整个电路设计的关键，
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。
2.2.1电阻参数计算
式中R2为对应总图中R9（50KΩ），R1对应总图中R1~R7,C为20nF
计算得到可调电阻的阻值分别为：
148.22K、121.16K、97.01K、85.95K、65.65K、47.57K、31.47K、24.15K
2.3扬声器模块设计
由一个LM386芯片和一个喇叭组成该模块，LM386将振荡器模块产生的矩形波信号放大后驱动喇叭发出声音。
LM386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LM386有两个信号输入端，②脚为反相输入端，③脚为同相输入端；
每个输入端的输入阻抗均为50
kΩ，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LM386主要性能指标。
LM386的电源电压范围为5~18v。
当电源电压为6V时，静态工作电流为4mA。
当Vcc=16V，RL=32Ω时输出功率为1W。
①、⑧脚开路时带宽300kHZ，总谐波失真为0.2%,输入阻抗为50KΩ。
模块设计如下图2.2所示：
图2.4扬声器模块
第三章
仿真图及分析
3.1仿真波形图
本实验用Multisim对555部分进行仿真如下图3.1所示：
图3.1仿真原理图
未闭合开关时，输出为直流信号,如下图3.2所示：
图3.2未闭合开关波形图
依次闭合开关J1~J7和J0后，示波器显示的波形如下各图所示：
图3.3闭合开关J1波形图
图3.4闭合开关J2波形图
图3.5闭合开关J3波形图
图3.6闭合开关J4波形图
图3.7闭合开关J5波形图
图3.8闭合开关J6波形图
图3.9闭合开关J7波形图
图3.10闭合开关J0波形图
3.2仿真结果分析
从以上各开关闭合的波形图可以看出，从开关1~7和0，波形依次变窄。
对比JI和J0的波形，可以看出其变化非常明显。
说明在电路中，各接入电阻对应的频率在依次变大，对应扬声器所发出的音调也就越高。
第四章、设计结果分析
电子琴实际发出的声音虽然有一定的杂音在里面，但是依然能清晰的分辨8个不同的音阶，实践证明555芯片的输出端引脚3和386芯片的输入引脚3之间加4.7uF的耦合电容能使其发出的声响变清晰，这是因为直流供电源经过555芯片后产生的矩形波中仍然带有微弱的直流分量，而电容耦合能有效的滤除直流分量。
引起音阶的杂音有多种因素，在焊接的实物图中芯片外围的电容较多，且距离较近，接上电源后这势必会对芯片的工作产生影响，这个干扰是难以去除的，只能把芯片安放在较空旷的地方。
设计总图中的旁路电容虽然能进一步提升音质，减少杂音，但是不如上述两芯片之间的耦合电容的干扰作用。
加上旁路电容后能感觉到声音稍许变小，这或许是相对于芯片引脚悬空，加电容接地后使部分信号能量损失所致。
图4.1设计总图
第五章实验结论
扬声器发声时，会有一定的杂音，但由于LM386的放大作用，电子琴发出的声音较大，能清晰地分辨8各不同的音阶，没有过度失真的现象。
555和386芯片工作正常，无过度发热现象，总体来说，设计比较成功。
在高科技不断创新的时代，电子琴的功能在不断扩展。
但是电子乐器产生的声音难以达到无损的品质，所以未来的电子琴必定朝着更小的失真，更纯真的音调迈进。
音乐是人类社会不可缺少的部分，研发电子乐器必定是永无止境的。
参考文献
[1]华成英．模拟电子技术基本教程[M]．北京：
清华大学出版社，2006
[2]阎石．数字电子技术基础（第五版）[M]．北京：
高等教育出版社，2006
[3]杜树春．集成运算放大器应用经典实例[M]．北京：
电子工业出版社，2015
[4]陈有卿.．实用555时基电路300例[M]．北京：
中国电力出版社，2005
[5]LM386经典电路[EB]．中国电子网
[6]张新喜.．multisim10电路仿真及应用[M]．北京：
机械工业出版社，2010
附录A元件清单
芯片NE555一个
芯片LM386一个
按键开关8个
固定电阻10Ω一个
1.2KΩ一个
电位器50KΩ四个
100KΩ三个
200KΩ两个
瓷片电容22nF（223）、10nF（103）、47nF（473）各一个
电解电容4.7μF、10μF、22μF、220μF各一个
扬声器8Ω（0.5W）一个
附录B焊接实物图
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