课程设计--电子琴.doc

电子技术课程设计题 目： 简易电子琴 专 业： 电子信息工程 班 级： 本电信103班 姓 名： 杨韵沂 学号： 2010020243106 指导老师： 林雁飞 小组成员： 黄志良、 张子健 成 绩： 目录1引言41.1设计的目的及意义41.2设计任务及要求42 电路设计及分析52.1总体设计方案方框图52.2各部分电路设计62.2.1 555电路图62.2.2 LM386运算放大器电路72.2.3 整体电路图8器件清单(见附录表一)93测试结果及分析93.1 电路仿真93.2 实物调试及分析104心得与体会12参考文献13附录13摘 要科学技术日新月异，随着电子技术的发展，越来越多的电子产品出现在我们的视野中，而作为理科生的我们同意对电子有着极大地兴趣，在对知识的追求时我们也可以从中学到很多东西，学会如何去动手焊接和排版，学会了如何去找出问题，从而去解决问题。本设计实验采用555芯片构成多谐振荡器，再通过LM386功率放大器通过喇叭发声。通过调节电阻值，控制长生不同的振荡频率，从而发出不同的音符。该设计控制简单，易操作，便宜携带的有点。作为一名电子信息专业的学生，我们应该不断学习，拓宽视野，不断实践充实自我，更加了解所学知识。关键词：简易电子琴，LM386，NE5551引言1.1设计的目的及意义简易电子琴又称电子键盘，是电子乐器的一种，发音音量可以自由调节。可模仿多种音色，可以合奏出常规音乐无法发出的声音，在独奏时可以为打击类乐音响做伴奏，适合演奏节奏性较强的现代音乐，符合现代摇滚音乐的发展，对音乐事业方面有很大的帮助，同时可以制作出各种音乐电子产品供大众娱乐，本人自身很喜欢音乐，所以就想设计出简易电子琴。将课程的理论知识运用到实际应用，掌握控制电子电路的技能，掌握简易电子琴的组成原理以及设计方法，进一步熟悉常用电子器件的类型以及特征，并掌握电子仪器的正确选用方法，学会电子电路的安装与调试，为以后的毕业设计打好基础。1.2设计任务及要求通过14个开关控制14个可变电阻，用555芯片改变频率，通过LM386放大器放大，由喇叭输出不同阻值对应频率所发出的声音，要求能发出两个8度的音节，实现简易电子琴的功能。2 电路设计及分析2.1总体设计方案方框图设计方案方框图图2.1本次课程设计的总体方框图如图2.1所示，本次设计是通过按键来控制闭合555芯片的外部电路使得555内部产生相应的振荡频率，然后将相应的频率发送到LM386运算放大器中将信号放大，最后通过喇叭将相对应的频率放出。2.2各部分电路设计2.2.1 555电路图555电路图图2.2555振荡产生电路如图2.2所示，主要的功能就是产生振荡频率，在本次的设计当中就是通过外接R1和R2和C2，使得555芯片产生相对应的频率，内部产生信号，然后由第3脚输出。电路中我们选用了0.1uF和10uF的电容，和499欧以及51欧的电阻。引脚1地 GND ，GND(或VCC)源负端VSS或接地，一般情况下接地。2触发，TR低触发端。 3输出 ，OUT（或Vo）输出端。4复位 ，R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5控制电压 ，CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。6门限(阈值） ，TH高触发端。7放电 ，D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5k的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。8电源电压Vcc，VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.516V，CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一般用5V。接成多谐振荡器是的频率计算公式为：2.2.2 LM386运算放大器电路LM386运算放大器外部连接图图2.3LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。外部连接电路如图2.3所示。静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电；工作电压范围宽，4-12V or 5-18V；外围元件少；电压增益可调，20-200；低失真度。引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10F。本设计选用的是LM386运算放大器，主要就是因为LM386的增益大，而且外部所接的元件少，容易控制和焊接。放大器当中3脚接一个滑动变阻器主要就是用来控制运算放大的倍数，然后3脚输入由555振荡器产生出来的频率，放大之后由5脚输出，经过喇叭将声音放出。其放大的倍数主要就是由1脚和8脚所接的元器件来控制。2.2.3 整体电路图整体电路图图2.4器件清单(见附录表一)3测试结果及分析3.1 电路仿真电路仿真图图3.1通过闭合上一排的开关，使其产生不一样的频率，闭合其中一个开关，其protues仿真图如图3.2所示。电路的仿真结果图3.2从示波器的图中可以看出，图中所示波形的幅度大概是2.5mV，周期大概在3.5ms左右，通过频率的计算公式可以得到f=285Hz, 然后通过改变R1的大小来改变其f的大小。3.2 实物调试及分析 实物图如图3.3所示实物图图3.3表2每个音符相对应的电阻值根据频率计算公式算出对应的电阻值（单位：）低音 理论值 449.62 389.75 336.36 312.61 267.35 227.27 191.48 实际值 499.20 439.35 386.10 362.25 317.40 277.52 241.00对应音符 1 2 3 4 5 6 7中音 理论值 175.33 145.32 118.51 106.30 83.67 63.64 45.75 实际值 225.00 195.25 168.40 156.81 135.70 113.00 95.35 对应音符 1 2 3 4 5 6 7每一个音符所对应的电阻的阻值如表2所示，在调试过程中，发现实际值和理论值存在偏差，具体的分析原因就是喇叭的阻值只有8欧，发出的声音音调不准确。设计出来的电路存在以下问题：第一，电路中的元件参数设定问题。第二，当时设计的时候没有考虑到电容对555电压频率的影响，导致555输出的电压低，以至于接下来的LM386无法正常放大。解决方案：1、要了解常用的元件参数。2、利用一个小电容控制前面7个的按键，换一个大的电容来控制后面7个按键，使后面的3个按键按下时，555中控制频率的电容的充电时间延长，使其555的输出的电压比较大，使得后面的LM386正常放大。4心得与体会总结：实际的频率和设计的频率有一定的误差，仔细分析电路，可以发现一些问题：第一，电路本来受外界的干扰比较大，元件本身的精度不高，电阻和电容都存在一定误差，这是实际值与理论值差别较大的主要原因。第二，设计时没有注意到不同电容值会影响到不同阻值的调试，第三，温度对振荡有一定影响。改进方案：第一，尽量少用不用飞线来连接电路。第二，用两个LM386放大器分开控制两排电阻或者用两个不同容值的电容分开控制。第三，安装元件时，元件之间尽量不靠太近，便于元件散热。体会：通过对简易电子琴的设计，认识到了理论与实际联系的重要性与真实性。通过对本次课程的设计，不但知道了一些以前不知道的理论知识，也巩固了学会了的知识。最重要的是能在实践中理解书本上的知识，明白了我们要学以致用，也了解到课程设计的重要性。这是能提高我们的实际操作能力的一次体验。在整个设计过程中，我主要负责电路焊接这个模块，我觉得最难的是焊接前的排版布线这个过程，如果排版不好，可能会影响到整个电路的美观和焊接时的难度，既要使电路看起来美观又要使其焊接难度降到最低，需要一定的时间，而且电路的连接也会影响其实际运作的准确性。电路美不美观取决于焊接的手工，这个也不是一时间能完成的好，也需要时间去练习，焊接时要按一定顺序去焊，焊接后一定要测试电路有没有短路、虚焊、漏焊，第一次调试就因为我的一个小小的错误，焊少了一个点，导致运行不了，不过最后检查还是能查出问题，所以今后要多在这个方面加强练习。13参考文献【1】杨志忠，数字电子技术基础.高等教育出版社，2004。【2】陈有卿，实用555时基电路300例.中国电力出版社，200