簡易電子琴模電課設報告

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1、 摘要 隨著社會的發(fā)展，人們不僅僅要求物質(zhì)生活，更需要精神上的滿足。從古代的打擊樂到現(xiàn)在的流行樂，音樂已成為人們生活中不可缺少的一部分。一直以來，電子琴收到廣大青少年的喜愛。 本設計介紹由RC構(gòu)成多諧振蕩電路，用NE555定時器和一些電阻、電容、開關串并聯(lián)來制作簡易電子琴，通過NE555產(chǎn)生方波信號，再用LM386將信號放大，最終驅(qū)動喇叭發(fā)出樂音。 當人們分別按下每個開關時能聽到八種不同頻率的樂音，不僅加深了同學們對知識的了解，還提高了同學的動手能力。 關鍵字：NE555、LM386、頻率 目錄 前 言 1 第一章 系統(tǒng)

2、組成與工作原理 2 1.1 方案比較與選擇 2 1.2 工作原理 2 第二章 電路方案設計 3 2.1 單元電路設計 3 2.2 參數(shù)計算 4 2.3 器件選擇 4 2.3.1電阻的選擇 4 2.3.2 功放電路的選擇 5 第三章 調(diào)試與測試結(jié)果分析 6 3.1 單元電路調(diào)試 7 3.2 實際測試結(jié)果 7 3.3 結(jié)果分析 11 結(jié)論 12 參考文獻 13 前 言 現(xiàn)代城市生活越來越繁忙，人們的工作壓力也非常大，美好的音樂不但能給人帶來放松，還能陶冶情操，增加生活樂趣，可以說音樂是人必不可少的東西。對于數(shù)量

3、龐大的音樂愛好者，能彈奏一曲音樂更是一種享受。而傳統(tǒng)的琴雖然有著古典氣息和優(yōu)美的音色，但其昂貴的價格，龐大的體積，和對環(huán)境苛刻的要求，讓多數(shù)人望而止步。電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂器，相對于傳統(tǒng)樂器，它體積小，功能穩(wěn)定，適應性強，維修簡便，成本低廉。 通過對一個簡易的八音符電子琴的設計，可以鞏固和運用所學課程，理論聯(lián)系實際，提高分析、解決實際問題的獨立工作的能力，進一步加深對所學知識的的了解與認識，進一步熟悉各元器件的作用以及制作與調(diào)試的方法和步驟，而且還可以熟悉有關儀器的使用。 國內(nèi)本課題的研究主要有以下幾個方案：（1）用可控硅制作電子琴，將220V交流電壓經(jīng)

4、變壓器降壓，再經(jīng)過整流、濾波，獲得+13.5V直流電壓。將單向可控硅SCR和電阻、電容組成弛張振蕩器電路，但該設計方案制作成本高且復雜；（2）采用AT89C51單片機進行控制，由于AT89C51不具備ISP功能，因此一般不采用；（3）采用AT89S52單片機進行控制，由于其性價比高，因此受到很多人的采用。 第一章 系統(tǒng)組成與工作原理 1.1 方案比較與選擇 方案一：通過NE555與電阻、電容等組成可控多諧振蕩器，NE555產(chǎn)生方波信號，信號再經(jīng)LM386放大，再驅(qū)動喇叭播放樂音。 方案二：用可控硅制作電子琴。將220V交流電經(jīng)變壓器降壓，再經(jīng)過

5、整流、濾波，獲得+13.5V直流電壓。將單向可控硅SCR和電阻、電容組成馳張振蕩器電路。但該設計方案制作成本高且復雜。 方案三： 采用AT89C51單片機進行控制，由于AT89C51不具備ISP功能， 因此Atmel公司已經(jīng)停產(chǎn)在市面上已經(jīng)不常見，況且其ROM只有4K在系統(tǒng)將來升級方面沒有潛力。 方案四：采用AT89S52單片機進行控制，由于其性價比高，完全滿足了本作品智能化的要求，它的內(nèi)部程序存儲空間達到8K，使軟件設計有足夠的內(nèi)部使用空間并且方便日后系統(tǒng)升級，使用方便，抗干擾性能提高。 選擇方案：通過對上述四種方案的比較以及根據(jù)自己所學的知識，本設計采用方案一。 1.2 工作原

6、理 簡易電子琴NE555定時器、RC振蕩電路構(gòu)成。NE555產(chǎn)生方波信號，信號經(jīng)LM386放大，再驅(qū)動喇叭播放樂音。其框圖如2-1所示。 NE555 LM386 喇叭 信號 圖1.1 工作原理圖 其核心是集成運算放大器構(gòu)成RC 正弦波振蕩器，實驗板上提供了8 個音節(jié)電阻和電容(C 串=C 并=0.068μF 固定) 構(gòu)成RC 串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡,分別取不同的電阻值（通過琴鍵開關接通RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡的8 對電阻）使振蕩器產(chǎn)生八個音階信號。最后，通過喇叭發(fā)出樂音。 2 第二章 電路方案設計 2.1 單元電路設計 NE555與電阻、電容等組成可控多諧振蕩器，振蕩頻率

7、取決與Ra 、R16、C3 的值公式如下： f=1.44/（(Ra+R16)C3） 式中 Ra 是對應圖中的R1- R8 不同的組合值，這取決與開關K1-K8 的通斷情況。在進行音符調(diào)試時可用定位器對其進行調(diào)試 并確定其每個音階所對應的阻值。用電阻來控制頻率頻率來控制音階（如圖1-2），若555 輸出波形要驅(qū)動更大功率的喇叭的話，可用LM386 對其音頻進行功放使功率增大從而使其聲音發(fā)生增大（如圖1-3 為改進原理圖）。 圖2-1 初始設計原理圖 圖2-2改進的原理圖 3 2.2

8、參數(shù)計算 根據(jù)公式：f=1.44/（(Ra+R16)C3） 取R16=36KΩ，C3=0.022uF 表2.1 電阻的計算值與相對應的電位器 f/Hz 261.6 293.6 329.6 349.2 392.0 440.0 493.9 523 電阻/kΩ 27.2 24.4 11.1 20.5 18.2 16.3 23.5 89.1 電位器/kΩ 50 50 50 50 50 50 50 100 2.3 器件選擇 2.3.1電阻的選擇 由于實際測到的頻率與給的頻率有一定誤差，因此采用電位器來代替。 如表2.1所示。

9、 4 2.3.2 功放電路的選擇 LM386典型應用電路中，有電壓增益為20倍、50倍、200倍的放大電路。 由于電路中的電阻很大，而電源電壓只有5V，若我們采用電壓增益為20或者是為50的放大電路，導致電路中的電流很小，信號經(jīng)過NE555產(chǎn)生方波信號，但電路中所用的喇叭的功率為0.5W,因此我們盡量地放大信號，使效果更加明顯，因此采用電壓增益為200倍的放大電路。 5 第三章 調(diào)試與測試結(jié)果分析 圖3-1

10、電路實物圖正面 圖3-2 電路實物圖反面 6 3.1 單元電路調(diào)試 在不接LM386時，把NE555定時器的3引腳接到示波器的表筆上，觀察示波器上顯示的波形，此時波形在不斷的跳動，通過調(diào)節(jié)示波器上的按鈕使波形穩(wěn)定，再觀察頻率，發(fā)現(xiàn)頻率與實際給的頻率對不上，我們可以調(diào)節(jié)電位器的電阻來使頻率發(fā)生變化，進而與給定的頻率達到吻合。 在調(diào)試的過程中不能一直調(diào)節(jié)電阻，這樣很有可能燒壞芯片。要一邊調(diào)節(jié)電阻，一邊觀察示波器上的波形和頻率，再用萬用表測量電位器的電阻的大小。 3.2 實際測試結(jié)果 （1）頻率為262Hz（只閉合K1） 圖

11、3-3 音階1仿真曲線 e 調(diào)低音dou 的仿真曲線如上圖所示。點擊“運行”,再閉合開關K1 將所有電阻串聯(lián)進電路然后將調(diào)節(jié)示波器掃描頻率到0.4ms 檔,在示波器上就得到上圖中的曲線其頻率約等于262Hz。 （2）頻率為294Hz（只閉合K2） 圖3-4 音階2仿真曲線 e 調(diào)ruai 音的仿真曲線如上圖所示。點擊“運行”，再閉合開關K2，保持示波器的掃描頻率在0.4ms 檔，在示波器上就得到上圖中的曲線，其頻率約等于294Hz。 （3）頻率為330Hz（只閉合K3） 7 圖3-5 音階3仿真曲線 e 調(diào)mi 音的仿真曲線如上

12、圖所示。點擊“運行”，再閉合開關K3，保持示波器的掃描頻率在0.4ms 檔，在示波器上就得到上圖中的曲線，其頻率約等于330Hz。 （4）頻率為349Hz（只接通R4） 圖3-6 音階4仿真曲線 e 調(diào)fa 音的仿真曲線如上圖所示。點擊“運行”，再閉合開關K4，保持示波器的掃描頻率在0.4ms 檔，在示波器上就得到上圖中的曲線，其頻率約等于349Hz。 （5）頻率為392Hz（只閉合K5） 圖3-7 音階5仿真曲線 e 調(diào)sou 音的仿真曲線如上圖所示。點擊“運行”，再合上開關K5，保持示波器的掃 8 描頻率在0.4ms 檔，在示波器上就得到上圖中的曲線，

13、其頻率約等于392Hz。 （6）頻率為440Hz（只閉合K6） 圖3-8 音階6的仿真曲線 e 調(diào)la 音的仿真曲線如上圖所示。點擊“運行”，再合上開關K6，保持示波器的掃描頻率在0.4ms 檔，在示波器上就得到上圖中的曲線，其頻率約等于440Hz。 （7）頻率為494Hz（只閉合K7） 圖3-9 音階7的仿真曲線 e 調(diào)xi 音的仿真曲線如上圖所示。點擊“運行”，再合上開關K7，保持示波器的掃描頻率在0.4ms 檔，在示波器上就得到上圖中的曲線，其頻率約等于494Hz。 9 （8）頻率為523Hz（只閉合K8） 圖4

14、-0 音階8的仿真曲線 e 調(diào)高音dou 的仿真曲線如上圖所示。點擊“運行”，再合上開關K8，保持示波器的掃描頻率在0.4ms 檔，在示波器上就得到上圖中的曲線，其頻率約等于523Hz。 3.3 結(jié)果分析 上述波形為矩形波，占空比依次遞減，雖然理論上波形為方波，且方波的占空比為0.5，并且仿真和實物的參數(shù)也有一定的不同，本次課程設計所得的實物中用的原理圖和仿真的是一樣的，但是由于仿真中用到的一些電阻、電容實際上有一定的不同，并且仿真和實際都會存在誤差，所以實物和仿真的元件參數(shù)也會不一樣，但是在誤差范圍內(nèi)，符合要求。 10 結(jié)論

15、焊接好電路后，按下開關K1-K8，可以較清晰地聽到e 調(diào)8 個不同的音階，該電路應用簡單的元器件并用簡單的線路連接，看起來非常簡潔，整齊。但是頻率大小與理論值有一定誤差，主要是電阻調(diào)整和線路是否接通的問題，應該每焊接一個點最好用萬用表的測量一下是否虛焊，還有用萬用表測量一下電阻是否達到理論值，這樣既可減小誤差，也方便以后進行檢查和改進。 在考慮選用正弦波信號還是方波信號時，因為需要一個檢波電路把方波中的各頻率相對的信號檢出來。一般正弦信號比方波信號好，音質(zhì)比較好。而且，555產(chǎn)生的方波信號有許多干擾，需要檢波。 11 參考文獻 [1]. 康華光,電子技術(shù)基礎（模擬部分第五版）[M],北京:高等教育出版社,2006. [2].楊寧,昌飛,RC正弦波振蕩電路和AT89C52的簡易電子琴設計[J],上海:上海電機學院學報,2006 [3].孫文,趙萬云,鄒子春,袁小平,基于RC正弦波振蕩電路的電子琴設計[J],徐州:現(xiàn)代電子技術(shù),2010.5.1 [4].鐘海麗,555定時器在控制電路中的應用[J],長沙,長沙電力學院學報,2003 12