简易电子琴(1).doc

编号： 实训(论文)说明书题 目： 简易电子琴 院 （系）： 应用科技学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 欧 阳 龙 学 号： 0801130322 指导教师： 龚开月、李秀东、胡机秀 2010年 7月10日 电 子 线 路 设 计 实 训 任 务 书年级： 08级项目名称：电子线路设计实训项目类型硬件特殊要求承担学生姓名欧阳龙学号0801130322专业电子信息工程联系电目设计要求： 一、简易电子琴课题中所需要测试的电路参数：输入阻抗：消耗电流：消耗功率放大倍数最大功率：最大负载： 2、完成形式：硬件调试好后交指导教师验收；并完成实训论文一篇； 二、参考资料：项目设计进度要求：1、2010年6月28日：实训总动员及论文写作讲解。2、2010年6月29日6月30日：电路原理图分析及实训课题的确认。3、2010年7月1日2日：电路仿真及电子元器件清单的汇总。4、2010年7月5日6日：领取元器件，画PCB图。5、2010年7月7日9日：打印、热转印、腐蚀、钻孔、焊接。6、2010年7月10日11日：论文写作7、2010年7月12日13日：焊接及电路硬件调试。8、2010年7月14日15日：电路硬件验收及论文验收，上交实训论文及实训电子资料。9、2010年7月16日：实训总结及其他实训资料汇总。项目验收方式：1、硬件制作部分占总分的70%：其中顺利调试合格占35%，题目难度占20%，有独特的创新点占15%。2、实训论文书写质量、规范程度，占20%；抄袭或完全雷同为0分。3、平时占10%；满分100分，60-69分为及格；70-79分为中；80-89分为良好；90分以上为优秀。项目开始时间：2010年6月28日项目结束时间：2010年7月16日任务下达：2010年6月25日摘 要本次实训所制作的是一块简易电子琴，主要通过NE555定时器芯片构成多谐振荡电路，这个电子琴主要有8个音符，通过8个电位器及琴键开关构成音符控制电路，改变电位器阻值来改变个音符频率，从而达到所要音符频率要求，最后通过小喇叭发出不同频率的声音。NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同，但它总体上计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉冲信号。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。555的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。NE555 (Timer IC)大约在1971由Signetics Corporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的Timer IC，在往后的30非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电，尽管近CMOS技术版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前可直接的代用。555强大的功能和特点为硬件开发和电路制作提供了十分方便的条件。关键词：电子琴；NE555定时器；多谐振荡器；电位器；8个音符频率阻值Abstract This practice is a simple made NE555 timer, mainly through electronic circuit chip resonance swings, the keyboard mainly eight notes, through eight potentiometer and keys switch constitute notes control circuit, resistance to change a potentiator change notes, thus achieved the frequency to note, through the small frequency of different frequencies of the speaker. NE555 belongs to the timing of the IC 555 series model, one of the series IC 555 feet function and application are compatible, just because the price of the different types of different its stability, save electricity, can produce the oscillation frequency is the same, but it also overall accuracy is high temperature, time, and the stability of cheap price, And a wide use 555 timing and quite common, just a few of the IC resistance and capacitance, can produce all kinds of digital circuit of different frequency pulse signal. NE555 Timer (IC) around in 1971 Signetics released by the Corporation, at that time is the only very quickly and the commercialization of IC, Timer in the next 30 years, and is commonly used in many applications electricity extended Internet, although in recent years the CMOS technology version of the Timer IC such as MOTOROLA MC1455 has been large amount of use, but the original specification NE555 still normal supplied in the market, despite the new IC in function is improving, but its feet a strength can didnt change, so far the votes can be directly substitute. 555 powerful functions and characteristics of hardware development and production for circuit provides convenient conditions.Key words：NE555 timer； Many harmonic oscillator,；Potentiometer,；Eight notes frequency resistance引言我们生活在一个信息时代，各种电子产品层出不穷，作为一个电子信息专业的学生，了解这些电子产品的基本组成和设计原理是十分必要的，我们学习的是电子方面组成的理论知识，而电子技术课程设计是学习电子技术十分重要的环节之一，是学习电子技术知识的综合性实践训练，通过本次独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成的。对于巩固所学的电子技术理论知识，培养我们解决实际问题的能力，加强基本技能的训练都具有十分明显的积极作用。通过电子技术课程设计进一步熟悉相关电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则，学会电子线路的安装与调试技能，课程设计也是对我们学习的理论的实践与巩固。电子实习与电子技术等理论课有很大的不同。电子实习是以电子产品生产为工程背景，通过实习使学生学到电子产品的工艺设计知识，并通过“真刀真枪”的电子产品制作，使我们了解电子产品制造过程、熟悉电子产品工艺，掌握制作电子产品的操作技能，为进一步学习和应用奠定基础。在培养高素质人才的系统工程中，实践教学的作用既不能省略又不能用电子实验来替代。很多高校的电子实习内容单调、技术陈旧、设备简单、师资缺乏，大家一提起电子实习，很多人头脑中的印象就是几把电烙铁再加上一些螺丝刀，教学生照猫画虎做一些简单的电子产品，与现代制造技术和时尚数码产品沾不上多少边。本次设计是由NE555定时器构成多谐振荡电路，有8个电位器控制8个音符频率的电子琴，电子琴在日常生活中很常见，通过对简易电子琴的设计，我们能够进一步了解发音的基本原理，并且进一步掌握了震荡电路的工作原理。在这次电子实习中，我们能够把理论与实践更有机地结合在一起，也是同学们第一次自己独立完成整个电路板的制作过程板。其中包括选题、画电路图、PCB布线、制板、印制、腐蚀、焊接等。我在此对这次实习作一个说明与总结，希望老师给予批评和指正。1 555简易电子琴用555定时器以及外加电阻、电容组成，此电路能够发出1、2、3、4、5、6、7、i，这8个音符，且8个音符对应的频率依次为264Hz、297 Hz 、330 Hz、 352 Hz、 396 Hz 、440 Hz 、495 Hz 、528 Hz。要实现555简易电子琴的设计就要选择555定时器构成多谐振荡电路。然后，要发出不同的频率，就需要几个开关的闭合和断开来控制，可看作琴键。最后，通过喇叭来发出不同频率的声音。图1简易电子琴1.1 多谐振荡电路多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲。555定时器构成的多谐振荡器通过调整滑动变阻器即可实现频率调整，调节方便快捷。本电路为满足简易电子琴的各参数，取电源电压2V，C1为0.01uf,C2为0.022uf, R1为36K。图1.1多谐震荡电路1.2 NE555定时器1.2.1NE555介绍NE555 (Timer IC)大约在1971由Signetics Corporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的Timer IC，在往后的30非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电，尽管近CMOS技术版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前可直接的代用。 NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉冲信号。图1.2NE555逻辑电路组成1.2.2NE555特点（1）只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 （2）它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 （3）其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 （4）它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。（5）静态电流 最大值 VCC = 5 V, RL = =6mA VCC =15 V, RL = =15mA 。1.2.3NE555引脚配置（1）Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。（2）Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。 （3）Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。 （4）Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。 （5）Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。 （6）Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。 （7）Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。 （8）Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。1.2.4NE555基本功能（1）当时，Q=1，输出电压为低电平，VT饱和导通。（2）当时，Vth2/3Vcc时，1/3Vcc时，C1输出低电平，C2输出高电平，Q=1，Q0，Vo=Vol，饱和导通。（3）当、Vth1/3Vcc时，C1、C2输出均为高电平，基本RS触发器保持原来状态不变，因此、VT也保持原来状态不变。（4）当、Vth2/3Vcc、1/3Vcc时，C1输出高电平，C2输出低电平，Q1，VT截止。1.2.5NE555参数功能特性（1）供电电压4.5-18V（2）供应电3-6 mA （3）输出电225mA (max) （4）上升/下时间100 ns1.2.5NE555的相关应用NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器（Monostable Mutlivibrator）及无稳态多谐振荡器(Astable ) 图1.2NE555引脚1.3 音符控制电路 本次制作的简易电子琴的控制电路是由8个100K的小电位器串联，期间并联8个琴键开关构成，通过改变电位器的阻值来改变多谐震荡电路的输出频率，使每个输出频率与8个音符的频率相同。 表1 8个音符的频率f(HZ)264297330352T(ms)3.78787883.3670033.0303032.840909f(HZ)396440495528T(ms)2.52525252.2727272.0202021.8939392 简易电子琴电路板制作在确定好简易电子琴电路图之后，就是开始做板了。首先是用Protel99软件画好电路图，PCB布线，做好这些之后，就要到实验室选好一块合适大小的铜板，用砂纸把所选铜板的两面摩擦光亮；把所画的PCB用打印机打印在油纸上（最好多打印2个图），选打印效果最好的用剪刀剪下，紧贴着铜板，放到加热好的转印机上转印，大概转印3次就相当合适了，取出转印后的铜板，等铜板下来后撕下油纸，仔细观察所印铜板是否有没印制好或有断线的，用油性笔补上，等油性笔笔墨甘后，放到腐蚀液中进行腐蚀，大概腐蚀2分钟后取出，立刻拿去用自来水冲洗，把腐蚀液洗去；再把铜板擦干便可以进行钻孔，钻孔时选用合适的钻孔针，而且要十分仔细和耐心，以免钻歪，以致无法插入元件；钻完孔后用沙纸边冲水边把铜板上的墨擦拭干净；待板干后，在铜一面均匀涂上一层薄薄的松香（这是为了避免铜板放久后被氧化），用吹风机把松香吹干，就可以进行安放元件和焊接了。在安放元件的时候最好对着PCB安放，以免出现元件引脚安放错误。例如一些有正负极的元件，一旦正负脚接错，没有检测就直接接电源，就可能导致元件爆炸，所以元件安装要相当仔细。2.1 焊接顺序及方法 2.1.1焊接方法先测量，作好记录；再清洁，挂锡焊接；最后再检查测量。杜绝马虎大意。 图2.1焊接方法 焊接 检查 剪短 （1）右手持电烙铁。左手用尖嘴钳或镊子夹持元件或导线。焊接前，电烙铁充分预热。烙铁头刃面上要吃锡，即带上一定量焊锡。 （2）将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电烙铁与水平面大约成60度角。以便于熔化的从烙铁头上流到焊点上。烙铁头在焊点处停留的时间控制在23秒钟。 （3）抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处的锡冷却凝固后，才可松开左手。 （4）用镊子转动引线，确认不松动，然后可用偏口钳剪去多余的引线。 2.1.2焊接注意事项 （1）防止触电，勿要烫伤人、电源线及衣物等。 （2）电烙铁的温度和焊接的时间要适当，焊锡量要适中。不要过多。 （3）烙铁头要同时接触元件脚和线路板，以防止虚焊。 （4）切不可将烙铁头在焊点上来回移动。 （5）焊接二极管、三极管等怕热元件时应用镊子夹住元件脚。 （6）焊接集成电路时，一定等技术熟练后方可进行。3 测试在做测试的时候一定要先检测电源部分(因为电源部分相当重要,若没焊好可造成很大破坏性),再按一定顺序测试并一步步做好检测记录，出现问题的时候请勿心急,慌乱中可能会制造更多的问题，而是要认真检测电路，并按实验步骤完成检查，这样有利于培养自己的动手能力和分析问题的能力。这块简易电子琴电路板不存在电源部分，可以直接调试音符频率，算出各控制音符电位器的阻值。3.1 各音符阻值计算根据上述所列出的各音符频率和周期，再结合555多谐振荡电路中的振荡周期公式T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2得到:R1+ +R8= 176397.9065R2+ +R8= 148798.1391R3+ +R8= 126718.3252R4+ +R8= 114298.4299R5+ +R8= 93598.6043R6+ +R8= 77038.74389R7 + R8= 60478.8835R8 = 52198.9532由上可得：R1 = 27.6K R2 = 22.08K R3 = 12.42K R4 = 20.7K R5 = 16.6K R6 = 16.6K R7 = 8.28K R8 = 52.2K 3.2 用示波器测个音符频率和周期表2 测量结果f(HZ)268301335356T(ms)3.8273.4183.0612.2857f(HZ)400443497529T(ms)2.5512.2962.0411.9394 具体功能实现经过加入12V直流稳压电压，这个简易电子琴电路基本能够能够发出1、2、3、4、5、6、7、i，这8个音符的声音，由于硬件限制，所测结果与设计要求值相差几分，存在一点点音符上的误差，但基本达到了设计目的。5 结论 我们生活在一个信息时代，各种电子产品层出不穷，智能化的家电产品在我们的日常生活中运用得越来越广泛，微电脑冰箱、微电脑洗衣机、微电脑电饭煲等几乎所有打着“微电脑”旗号的产品绝对离不开硬件的使用和电路线路的设计。这次实训就是面向市场面向生活的一次学习。为期二周的实训也差不多要结束了，本次实训，对以往所学的电子技能基础，电路基础，模电，数电及Protel99的使用等知识以及在写论文时软件运用，进行了一次全面的考察。实训过程中遇到一