简易电子琴电子工艺课程设计报告Word文档下载推荐.docx
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4.指导教师要根据每一位学生课程设计任务完成情况,认真审核设计报告,并在课程设计结束时,给出客观、准确的评语和成绩。
5.课程设计任务书和报告要语言流畅,图表正确规范。
6.本表要用钢笔、圆柱笔填写或打印,字迹工整。
(请把此页打印在封面的背面,打印时请删除此句话)
课程设计任务书
班级姓名学号
课程设计题目简易电子琴设计
课程设计起止日期2011年6月13至2011年6月30号
实习地点
课程设计内容与要求
一、设计内容与要求:
用小规模集成芯片设计并制作简易电子琴,具体要求如下:
1、具有不同发音功能,能通过按键,发出不同音调的八个音。
2、具有功率放大功能,能将555发出的低功率音放大。
3、具有调音功能,当音调不准时,能通过调节来将音调美化。
4、具有滤波功能,能将直流信号隔绝,降低杂音。
二、扩展:
1、能通过自制直流稳压电源自行供电。
指导教师
年月日
课程设计报告
一、设计原理与技术方法:
包括:
电路工作原理分析与原理图、元器件选择与参数计算、电路调试方法与结果说明;
软件设计说明书与流程图、软件源程序代码、软件调试方法与运行结果说明。
1.1原理分析,画原理框图:
图一
简易电子琴原理框图如图一所示,它包括:
1、输入琴键开关;
2、滑动变阻来调节输出频率,从而来调节电子琴的音调;
3、555振荡器,通过555来组成多谐振荡器,从而来发出相应频率的脉冲波形;
4、通过功率放大芯片来将555发出的低功率波形进行功率放大;
5、将放大的脉冲波形输入扬声器,通过扬声器纸盆随着脉冲波形的震动而发出相应的频率的声音。
其中第三部分是系统最主要的部分,本系统主要就是通过555来组成多谐振荡器来发出相应频率的脉冲波形,因为只有震荡的信号才能使扬声器发出声音。
1.2元器件选择与参数计算
电子琴所需元件
元件名称
元件型号
规格
数量
备注
脉冲发生器
NE555
直插式
1
8脚
功率放大器
LM386
滑动变阻器
10K
8
20K
电容
瓷片
0.1uF、0.01uF
2
电解
4.7uF、0.047uF、220uF
4
电阻
1K、220K
琴键开关
扬声器
1.5W
直流稳压电源所需元件
变压器
220V-12V5W
整流二极管
IN4007
三端稳压器
7806
6V
220uF、0.1uF
3
由555定时器构成的多谐振荡器如图2(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。
图2555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形
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这段时间内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(b)所示为工作波形。
555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如下:
【逻辑符号】
【内部原理图】
555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络,产生(1/3)VCC和(2/3)VCC两个基准电压;
两个电压比较器C1、C2;
一个由与非门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)。
【逻辑功能】
RST
TH
TR
OUT
X
>
2/3VCC
1/3VCC
<
不变
本系统主要是通过改变图2(a)中的R2来改变输出波形的频率。
音阶
真实频率/Hz
261.6
293.7
329.6
349.2
5
392.0
6
440.0
7
493.9
i
523.3
此为音阶的实际频率,通过公式f=1/0.69(R1+2R2)C来进行计算,如果进行电阻串联并选择电容为0.1uF,只需每个音相对应滑动变阻器最高音在13K左右,其他音在2K左右既能满足。
然后再在555输出端连接一个4.7uF的电容来进行高通滤波,隔绝掉低频和直流部分,消除噪音干扰。
然后再通过LM386来进行功率放大。
图3(a)图3(b)
图3为LM386的引脚图和最简功率放大的接法,其中的运算放大器开环,工作在非线性区,当3输入低电平时,55输出低电平,当三位高电平时,5输出最高的电压。
从而将3输入的脉冲波进行功率放大,增大声音。
1.3电路调试方法与结果说明
本系统主要是通过万用表来进行调试,来探测各点高低电平,然后对照电路图,检查接线焊接是否正确。
并且在正式焊接前,每人都花费专门时间练习焊接。
由于有较好的焊接基础,且电路图事先在理论上验证确认无误,所以焊接一路都很顺利。
只是在完工后,电路板未能非常完好的工作,经检验,发现是有一个焊点有问题,重新焊牢固后问题解决。
但是扬声器老是有杂音,经检查是555振荡器发生了自激震荡,在VCC与地之间加接一个220uF的电容去耦后,问题解决。
二、课程设计工作记录:
设计步骤与时间安排、调试步骤与时间安排、课题完成结果说明
2.1设计步骤与时间安排(6月20日至6月22日)
2.1.1振荡电路
该电路主要是通过555组成多谐振荡器来发出相应频率的脉冲波形,和脉冲频率有关的参数是图2中R1、R2和C,本电路中通过改变R2阻值来改变脉冲波的频率,从而来改变音调,R2即为电路中的滑动变阻器R1到R8。
振荡电路如图4。
图4
2.1.2功率放大电路
功率放大部分主要是通过开环工作的运算放大器,由于此时运算放大器工作在非线性区,输出端会随着输入端的高低而输出最大电压与最小电压,从而将输入端信号的功率放大。
如图5。
图5
2.1.3滤波电路
电路中没有特意的滤波电路,但是在555和386的输出端分别接上了电容来进行隔直和滤掉低频噪声如总电路图6中的C3和C5;
并且为了防止555的多谐振荡器发生自激震荡,所以电路在VCC与地之间接上了一个电容来进行去耦,如总电路图6中的C6。
图6总电路
2.1.4直流稳压电源
直流稳压电源先是通过变压器将220v的电压变成12v的电压,然后经过整流桥整流,此时的波形是周期全波余弦信号,然后通过电容滤波再次整流,此时的波形近似为直线,然后通过三端稳压器7806稳压后,12v近似直线的信号就变为6V直流信号。
此即为直流稳压电源的工作原理。
2.2调试步骤与时间安排(6月23日至6月24日)
电路完工后,电路板未能非常完好的工作,扬声器没有声音,经检验,发现是有一个焊点有问题,重新焊牢固后问题解决。
2.3课题完成结果说明
基本要求与扩张功能均达到要求,电子琴音调符合实际,旋律优美,各放大电路与稳压电源工作正常稳定,电路板已成功验收。
三、心得体会:
一个星期的实训很快结束了。
通过对简易电子琴的设计,我认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。
在此次的课程设中计,我不仅巩固了以前学习过的知识,还增长了一些书本以外的知识,比如说制作万用板的过程,及焊接的方法,如何能焊接的光滑,美观,布线能够清爽一目了然,这些光看书本是永远也学不到的。
最重要的是在实践中理解了书本上的知识,明白了学以致用的真谛,也明白课程设计的意义所在,它教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题,提高我们的分析能力、动手能力及处理问题的能力,还增强了我们的团结互助精神。
在整个设计到电路板的制作、电路的焊接以及调试过程中,我用心做好每一步,虽然做的电子琴原理简单焊接不是很困难,但是每一份付出背后的成功都是值得开心的。
当然,我从实训中也发现了自身的许多缺点及不足,比如做事不仔细,导致虚焊。
课程设计验收
指导教师评语及成绩:
成绩
指导教师签字
年月日
教研室主任意见
教研室主任签字