数电课程设计——易电子琴.docVIP

物理与电子信息工程系 课 程 设 计 报 告 题 目： 简易电子琴 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 摘要：以555时基电路为核心构成的多谐振荡电路，通过控制琴键的通断来改变输出频率，从而当每按下一个琴键，喇叭发出一个音符的声音。设计简单，易实现，而且演奏时的音量和节拍可以调节，以满足演奏的需要。 关键字：NE555 多谐振荡 RC充放电 音量 节拍 目录 1. 系统设计 3 1.1设计任务 3 1.2方案论证[1] 3 1.3系统框图 3 2. 单元电路设计 4 2.1多谐振荡电路 4 2.1.1电路原理[2] 4 2.1.2器件参数的选择 4 2.2音阶发生电路 5 2.2.1电路原理 5 2.2.2器件参数选择 5 2.3 节拍发生电路 5 2.3.1电路原理 5 2.2.2器件参数选择 5 2.4喇叭发音电路 6 2.4.1电路原理 6 2.4.2器件参数的选择 6 3.系统测试 6 3.1调试要点 6 3.2调试过程出现的问题及解决方案 6 3.3数据记录 7 4结果分析 7 5.设计工作总结 8 6.参考文献 8 7.附录 8 7.1元器件明细表 8 7.2器件封装 9 7.3总原理图 9 7.4PCB图 10 系统设计 1.1设计任务 (1)玩具电子琴设有八个琴键，分别代表1、2、3、4、5、6、7、八个不同的音符，每按下一个琴键，扬声器发出一个音符的声音。 (2)演奏时的音量和节拍可以调节，以满足演奏一般歌曲的需要。 1.2方案论证[1] 方案一：该方案由CD4069构成多谐振荡电路，并由三极管放大输出，电路简单，但带负载能力差，且性价比低，因此不选此方案。 方案二：该方案采用NE555构成多谐振荡器，输出驱动电流大，带负载能力强，操作灵活、方便，且性价比高，故选此方案。 1.3系统框图 如图1所示，电路中采用555构成多谐振荡电路，通过按下不的键来改变输入电阻，改变输出频率。输出的信号通过滤波电路送到喇叭。还可进行音调、音量、节拍的调节。 图1 单元电路设计 2.1多谐振荡电路 2.1.1电路原理[2] 电路由NE555及其外部电路构成多谐振荡电路，电阻R3、R4与电路中电位器的R，电容C4构成充放电电路。 电容的充电时间 ： 放电时间： 电路的振荡周期： 电路振荡频率： C3为了防止引入高频信号。 2.1.2器件参数的选择 根据上述公式和发音频率值算出电容和电阻值，取R3=10K，R4=2K，C4=0.1uF。 2.2音阶发生电路 2.2.1电路原理 电路通过按下不同的键，根据各发音频率公式计算得的电阻值，调节对应的电位器，得到所需要的电阻值。当,按下S8，时，调节RW8,使555的3脚输出的频率为523.3Hz，R=RW8;按下S7时，调节RW7,使555的3脚输出的频率为493.9Hz， R=RW8+RW7,依此类推，调节各电位器值，使按下不同按键时发出各种不同的声音，R4起限流作用。 2.2.2器件参数选择 根据上述分析，取RW8=10K, RW7=10K, RW6=10K, RW5=10K, RW4=10K, RW3=10K, RW2=10K, RW1=10K。 2.3 节拍发生电路 2.3.1电路原理 通过电阻R1、R2，电位器RW9、RW10，电容C1构成 充放电电路。二极管缩短电容充放电时间，电位器 RW9、RW10可以调节555三脚输出频率来调节节拍快慢。 2.2.2器件参数选择 根据上述分析，取RW9=50K, RW10=50K, C1=10uF， R1=R2=10K,C2=1000pF。 2.4喇叭发音电路 2.4.1电路原理 如右图所示，NE555三脚输出的信号经RW12，再经C5送到喇叭。 调节RW12来改变电位器的分压好值比，改变输出信号的幅度， 从而达到调节声音大小的效果。C5起滤波的作用， 使高、低频率不能通过，中频通过。 2.4.2器件参数的选择 由上面分析得，取RW12=100Ω, C5=100uF。 3.系统测试 3.1调试要点 3.1.2 调节音阶部分 接上5V直流电源，音阶发生电路装上555芯片，用示波器测NE555的3叫输出波形，并根据频率调节各电位器，从S8依次向S1调节。 3.1.2 调节节拍部分 接上5V直流电源，节拍发生电路装上555芯片，发出“啪，啪…”调节电位器RW9、RW10，调节节拍快慢。 3.1.2 调节音量部分 通过调节RW11来调节音阶音量，调节RW12