八音阶发生器 简易电子琴 课程设计.doc

一、设计目的电子信息工程专业方向课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在完成本专业所有课程学习后必须接受的一项结合本专业方向的、系统的、综合的工程训练。在教师指导下，运用工程的方法，通过一个较复杂课题的设计练习，可使学生通过综合的系统设计，熟悉设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，掌握必须提交的各项工程文件。其基本目的是：培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电路设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固，加深和扩展有关电子类方面的知识。通过课程设计，应能加强学生如下能力的培养：(1)培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。(2)学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。(3)进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。(4)培养学生的创新能力。二、设计要求1、每个音符的中心频率偏移不大于5Hz2、能发出1234567i八个音符，也可以是一个音阶3、音长由弹奏者自由控制4、主要单元电路和元器件参数计算、选择；5、画出总体电路图；6、安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用板上焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象；7、调试电路；8.提交格式上符合要求，内容完整的设计报告。三、总体设计由555 电路组成的多谐振荡器，它的振荡频率可以通过改变振荡电路中RC 元件的数值进行改变。根据这一原理，通过设定一些不同的RC 数值并通过控制电路，按照一定的速度依次将不同值的RC 组件接入振荡电路，就可以使振荡电路按照设定的要求，有节奏地发阳已设定的音频信号或音乐。3.1 简易电子琴总框图图1 简易电子琴总框图3.2 电路图图2 简易电子琴电路图根据音乐音阶信号的分析测量，根据音乐音阶信号的分析测量，已知八个基本音阶的频率如下表:音阶1234567i频率(Hz)261.6293.7329.6349.2392.0440493.9523.3表1 各音阶所对应的频率若已知C的容量即可按照上述音阶对应的频率来计算确定。根据555 振荡电路的工作原理，音阶振荡器的振荡频率可由下式决定:tPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 通过计算，各音阶振荡频率对应的电阻值如下表:音阶1234567i电阻值（）22.33219.34516.69315.47513.24011.2509.47668.663表2 各音阶所对应的电阻值四、单元电路设计4.1 555定时器内部结构555定时器一种模拟-数字混合式集成定时器，用它可以很方便的组成多谐振荡器、双稳态触发器和施密特触发器等脉冲电路，在工业控制等诸多方面有很广泛的应用。它的管脚图和内部结构图如下： 图3 555电路结构其工作原理如下：比较器C1的反向输入端U6(接引脚 6)称为阈值输入端，用TH来表示，比较器C2的同向输入端U2(接引脚2)称触发输入端，用TR标注。C1和C2的参考电压(电压比较的基准)UR1和UR2由电源UCC经三个5k的电阻分压给出。当控制电压输入端UCO悬空时，；若UCO外接固定电压，则。RD为异步置 0 端（对应管脚4），只要在RD端加入低电平，无论U6、U2的输入电平如何，基本RS触发器就置 0，电路输出UO为零。平时处于高电平； 管脚6称为高触发端，该引脚的电平与作比较；管脚2称为低触发端，该引脚与作比较，所以在RD=1时，U6和U2有三种状态组合。使555定时器电路的输出UO有低电平0、保持和高电平1三种状态。定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放电管V1状态的控制。555定时器功能如其功能表所示。 当时，比较器C1输出为 0，C2输出为 1，基本RS触发器被置 0，V1导通，UO输出为低电平。当时，C1输出为 1，C2 输出为 0，基本RS触发器被置 1，V1截止，UO输出高电平。 当时，C1和C2输出均为 1，则基本RS触发器的状态保持不变，因而V1和UO输出状态也维持不变，定时器输出处于高阻状态。RDU6（TH）U2(TR)U0V100导通11截止10导通1不变不变表3 555定时器功能表4.2 双极型NE555定时器引脚图及相关说明引脚功能：1脚：GND(或Vss)外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。2脚：低触发端。3脚：OUT（或Vo）输出端。4脚：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、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脚：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脚：TH高触发端。7脚：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。8脚：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。图4 NE555定时器引脚图五、调试电路安装完毕后，先认真检查接线是否正确，引脚是否虚焊，包括错线、少线、多线。线路连接错误一般是因为接线时看错引脚，或者改接时忘记去掉原来的旧线造成的，实验查线是往往不易发现。首先按照总电路图检查是否有引脚连接错误，连接短路，接着用万用表依次检测电路的焊接中是否有虚焊或者短路的情况。焊接时注意点，这种情况可以避免。检查完成后，只需注意输入电压不要过高，对应12V即可，通过电阻的串并联，按下按钮开关后，有相应的声音发出。六、电路测试及测试结果由于设计电路本身的缺陷，当按下按钮，基本能够发出1 2 3 4 5 6 7 i八个音阶，但效果不是很好，有沙沙的声音。七. 设计总结本次专业方向课程设计，在老师布置课题并讲解了基本原理后，两个星期以来我查阅了许多有关此设计的资料，并通过与同学交流经验和自学，以及向老师请教等方式，最终基本完成了此次课程设计。通过这次电子课程设计，对以前所学的电子电路知识既是巩固又是发展，进一步理解并加深了对所学的模拟及数字电子技术的认识。学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培养了理论联系实际的正确设计思想。通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去思考问题并联系理论实际解决问题的能力，提高了逻辑思维的能力。总之，通过这次电子课程设计，培养了实际运用理论的能力，懂得理论联系实际去处理问题，也培养了吃苦耐劳的精神，为以后更好的的学习和工作打下了结实的基础，对于我们来说是一次难得的实践机遇，也是一个宝贵的精神财富。8.参考文献1 赵淑范，王宪伟 电子技术实验与课程设计； 清华大学出版社；2006-082 康华光，陈大钦 电子技术基础数字部分（第四版）； 北京高等教育出版社；1999-063 康华光 电子技术基础数字部分； 高等教育出版社；20064 童诗白 .模拟电子技术基础第二版； 北京高等教育出版社5 陈永甫 555集成电路应用800例； 电子工业出版社9、元件清单器材