简易电子琴设计报告完整版.docx
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简易电子琴设计报告完整版
中南民族大学
课程设计
题目
简易电子琴
学院
计算机科学学院
专业
班级
姓名
指导教师
2010
年
6
月
23
日
电子技术课程设计
任务书
设计题目：
简易电子琴
学生姓名：
专业班级：
学号：
指导教师签名：
年月日
一、设计条件
1．可选元件（或自备元件）：
运放：
若干
功放：
若干
电阻、电容、电位器：
若干
2．可用仪器：
万用表，示波器，毫伏表，信号发生器，直流稳压源
二、设计任务及要求
1．设计任务
根据技术要求和已知条件，完成对简易电子琴电路的设计、装配与调试。
2．设计要求
（1）按下不同琴键即改变RC值，能发出C调的八个基本音阶。
采用运放构成振荡电路，用集成功放电路输出。
八个基本音阶C调对应频率如下表所列：
C调
1
2
3
4
5
6
7
i
f0/Hz
264
297
330
352
396
440
495
528
（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数，选择元件，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
（用Proteus或MultiSim软件完成仿真）
（3）安装调试并按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排
1．第10周：
布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求。
完成选题。
2．第10~14周：
完成资料查阅、设计、仿真。
3．第15~16周：
制作与调试，完成课程设计报告撰写。
4．第16~17周：
提交课程设计报告，课程设计验收，答辩。
摘要
简易电子琴一般是由正弦波产生电路，功率放大电路和滤波电路组成。
简易电子琴是通过RC串并联网络和集成运放产生一个稳定的正弦波（要产生八种不同的音调，在输入端就并联了八种不同的RC支路）。
由于该正弦波功率很小，无法驱动喇叭正常工作，须得在正弦波后面加一个集成功放，把正弦波放大之后再通过滤波网络滤去高频干扰信号，以此来实现对喇叭的驱动。
关键词
正弦波发生器，功率放大，滤波网络
1绪论
电子琴对于丰富人类的精神生活有着很重要的作用，已经进入了家家户户的生活。
而我们利用基本的工作原理设计了一个简易电子琴，能达到基本的电子琴的要求，当然也能弹奏出简单的曲目。
通过设计词电路，我了解了简易电子琴的基本工作原理，在一定程度上对现代电子琴的了解有作用，而且做这样一个简易电子琴能然让我很好的利用模电知识。
这次的课程设计让我们将理论作用于实践之上，简单清脆的曲调着实有了很大的成就感。
2技术指标及要求
2.1设计任务及要求
2.1.1设计任务
······
根据技术要求和已知条件，完成对简易电子琴电路的设计、装配与调试。
······
2.1.2设计要求
（1）按下不同琴键即改变RC值，能发出C调的八个基本音阶。
采用运放构成振荡电路，用集成功放电路输出。
八个基本音阶C调对应频率如下表所列：
C调
1
2
3
4
5
6
7
i
f0/Hz
264
297
330
352
396
440
495
528
······
（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
计算电路元件参数，选择元件，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
（用Proteus或MultiSim软件完成仿真）
·····
2.2设计思想
本次设计首先采用RC正弦振荡电路产生正弦波，产生正弦波就需要用到运放，而且需用正反馈,调节电位器是放大倍数至少达到三倍。
（达到起振的要求）然后通过示波器观察波形是否是正弦波，然后接一个功放，最后通过滤波网络输出。
3方案论证及整体电路工作原理
3.1方案论证
·····
3.1.1正弦波振荡
由于需要产生正弦波，根据模电书上的RC串并联选频网络设计电路图如上，正反馈网络的反馈电压是同相比例运算电路的输入电压，于是需要调节电位器是整个电路的Au>=3.另外还在Rf回路中在电阻上并联二极管以达到使输出电压稳定的结果。
3.1.2功率放大
由设计要求，集成LM386的电源电压为4~12v,因此在选择电源电压时不能超过12v，否则可能烧坏芯片，前面那个电位器是是调节音量的，喇叭的参数为0.5W，8Ω，当电源电压为12V时，在8Ω的负载情况下，可提供几百mv的功率，可以使喇叭发出声音。
3.2整体电路工作原理
4单元电路设计：
计算，元器件选择及电路图
4.1RC串并联选频网络电阻的选择
在电路中，集成运放的电源电压为
（双电源），c1=c2=c=0.1uF，R1=R3=R4=1K,调节电位器Rf（5K）使电路起振，因为是频率可调的电路，因此R1
R2,,则振荡频率
由给定的频率参数
表1
C调
1
2
3
4
5
6
7
i
f0/Hz
264
297
330
352
396
440
495
528
将上面的频率带入f0公式分别算出八个电阻的阻值
表2
C调
1
2
3
4
5
6
7
i
f0/Hz
264
297
330
352
396
440
495
528
电阻值（KΩ）
36.3
28.68
23.23
20.41
16.13
13.06
10.32
9.07
4.2滤波电容的选择
由于在通过功放之后会有高频信号输出，因此需要设计一个通高频，阻低频的滤波信号由公式
算出一对R和C，比如选用C=4.7nF和R=100Ω，带入公式之中算出被滤去的信号为33Khz左右，对我们需要的从264hz到528hz之间的信号没有影响，且提高了信号的质量。
4.3电路图如下所示
5Multisim仿真结果显示
5.1当接入电阻为9.07KΩ的闭合时，其仿真结果如图所示
如图所示，其周期为T=3.8
500us，于是f=1/T=526hz，与理论值出入不大。
5.2闭合第二个开关，接入的是10.32KΩ的电阻，其示波器的图如下所示
由图可知，T=4.2
500us，于是f=1/T=476hz，由于有观察者的误差，从数据上看与理论值还是很接近的。
1.同理，依次测得3号到6号开关闭合时的测量频率依次如下所示
3号开关闭合，T=4.6
500us，f=1/T=434hz
4号开关闭合，T=5.1
500us，f=1/T=392hz
5号开关闭合，T=6.0
500us，f=1/T=333hz
6号开关闭合，T=6.3
500us，f=1/T=317hz
2.7号开关闭合时，其示波器图如下所示：
T=7.2
500us，f=1/T=277hz
8号开关闭合时，其电路图如下所示：
T=8.3
500us，f=1/T=240hz
3.测试结果与理论参数分析
在实验室测得的结果与仿真结果符合，但测量值和仿真值却又出入。
这种误差的大小可以从以下数据可以看出。
误差分析如下图所示
表3
理论值（Hz）
264
297
330
352
396
440
495
528
测试值（Hz）
误差值（Hz）
《《由表3中的数据可知，在低频段存在较大误差，这一方面由读书误差引起，另一方面可能是我选择的电阻不是很精确，但最后通过实验产品声音的检测结果来看，从1~i八个音阶的区别还是比较明显的，这从一定程度上说明了我这种方案的可行性，所以设计上基本算达到了需要的要求。
>>>>>>
6课程设计成果展示：
7元件及器件明细
表4
序号
名称
型号
数量
1
单运放
LM741
1
2
功放
LM386
1
3
按键
8
4
扬声器
1
5
电容
0.0047uF
1
6
电容
0.1uF
2
7
电容
220uF
1
8
电阻
1K
3
9
电阻
100
1
10
二极管
1N4007
2
11
电位器
20k
1
12
电位器
10
5
13
电位器
5K
1
14
电位器
50K
3
15
电阻
16
电路板
双面
1
8成果评价，设计特点，存在的问题及改进意见
8.1成果放入评价：
本次简易电子琴的课程设计中，通过按键，喇叭能发出的清脆的1~i八个音阶，而且每个音阶区分清楚。
此外，还能通过调节后端电路中的电位器，调节音量。
8.2本次设计的特点
一、是在运放端并入八个不同阻值的电阻，依次来实现发出八种不同音阶的功能
二、是运放要有正反馈，以及运放要接正负电源。
通过调节电位器来调节运放的起振频率，这样才能让运放工作（这也是一大关键）。
三、是可以通过调节与LM386连接的电位器来调节音量。
8.3存在的问题和改进的意见
由于元件中的串并联电路中的电阻不精确，而且电位器的调节并不是很精确，这样就和理论的值有出入，这也就在一定程度上造成了发生不是很精准。
为了让音阶更加准确，我采用示波器现实波形，这样通过调节频率（使频率达到接近理论频率）。
通过这样的调节，确实达到了一定的效果，但是，音阶还不是很准。
有时可能还会受到外界频率的影响，这也是另外一个不足之处。
9设计总结：
为了本次课程设计，我跑遍了图书馆，找了很多的图书资料，还在网上找了很多的相关资料。
这样找资料的过程让我通晓了很多的获取资料的途径。
这样也算是一大收获。
焊接电路的过程中，基本还算顺利，细心加耐心让我在焊接的过程中少走了很多的弯路。
但是在调试的过程中，我遇到了一些问题。
开始的时候，我调试好了串并联的电阻阻值，可在调试过程中，问题就现出来了。
先有很大的噪音，这样就压下了音阶的发音。
后来这个通过转换电容，解决的了这个问题。
原来是滤波电路滤波不精当。
解决完这问题后，发现串并联电路无法使运放工作。
苦思了很久，通过一级一级电路的查找，正弦发生器无法正常的工作。
是起振频率不够，调节电位器到1k左右后，电路发出了清脆的响声。
问题就此解决的了。
之后就是细调了，慢慢的解决问题，一步一步的完成了这个电子琴。
此次调试过程中，我更加清楚的了解了电路的各个功能。
此外，我还懂得如何处理这种复杂不知道如何下手的情况，耐心和信心让我有了能顺利的调试好电路。
好好的实践确实能让自己更好的提升。
在本次课程设计中，我不仅遇到了调试过程中的艰辛，还知道了一个产品的制作，不是说焊接好了就完事了的，那只是一小部分。
当然，我也尝到了成功的果实。
在听到电子琴的发音又嘶哑变得清晰，再由音阶不准变得比较标准，一种成就感油然而生。
总之，本次的课程设计让我受益很多。
参考文献
【1】童诗白，华成英。
模拟电子技术基础（第四版），高等教育出版社。
【2】图书馆，超星读秀
【3】舒庆莹．凌玲．模拟电子技术基础实验．武汉：
武汉理工大学出版社，2008.2
10附录
LM386
LM741
课程设计成绩评定表
姓名
学号
专业、班级
课程设计题目：
简易电子琴
课程设计答辩或质疑记录：
成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年月日
课程设计评分表
评定项目
满分
评分成绩
1．设计方案合理，具有可行性、创新性
15
2．设计过程完整，理论计算正确，仿真效果好
20
3．设计结果（例如：
硬件成果、软件程序）
20
4．目的明确，工作认真，遵守纪律
10
5．设计报告规范，资料掌握充分
15
6．答辩
20
总分
100
备注：
成绩等级：
优（90分—100分）、良（80分—89分）、中（70分—79分）、及格（60分—69分）、60分以下为不及格。
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