數(shù)電課程設(shè)計(jì)——簡(jiǎn)易電子琴

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1、物理與電子信息工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：簡(jiǎn)易電子琴專業(yè)：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：10摘要：以555時(shí)基電路為核心構(gòu)成的多諧振蕩電路，通過控制琴鍵的通斷來改變輸出頻率，從而當(dāng)每按下一個(gè)琴鍵，喇叭發(fā)出一個(gè)音符的聲音。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，而且演奏時(shí)的音量和節(jié)拍可以調(diào)節(jié)，以滿足演奏的需要。關(guān)鍵字：NE555多諧振蕩RC充放電音量節(jié)拍目錄1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)31.1設(shè)計(jì)任務(wù)31.2方案論證[1]31.3系統(tǒng)框圖32.單元電路設(shè)計(jì)42.1多諧振蕩電路42.1.1電路原理[2]42.1.2器件參數(shù)的選擇42.2音階發(fā)生電路52.2.1電路原理52.2.

2、2器件參數(shù)選擇52.3節(jié)拍發(fā)生電路52.3.1電路原理52.2.2器件參數(shù)選擇52.4喇叭發(fā)音電路62.4.1電路原理62.4.2器件參數(shù)的選擇63.系統(tǒng)測(cè)試63.1調(diào)試要點(diǎn)63.2調(diào)試過程出現(xiàn)的問題及解決方案63.3數(shù)據(jù)記錄74結(jié)果分析75.設(shè)計(jì)工作總結(jié)86.參考文獻(xiàn)87.附錄87.1元器件明細(xì)表87.2器件封裝97.3總原理圖97.4PCB圖10101.系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)(1)玩具電子琴設(shè)有八個(gè)琴鍵，分別代表1、2、3、4、5、6、7、八個(gè)不同的音符，每按下一個(gè)琴鍵，揚(yáng)聲器發(fā)出一個(gè)音符的聲音。(2)演奏時(shí)的音量和節(jié)拍可以調(diào)

3、節(jié)，以滿足演奏一般歌曲的需要。1.2方案論證[1]方案一：該方案由CD4069構(gòu)成多諧振蕩電路，并由三極管放大輸出，電路簡(jiǎn)單，但帶負(fù)載能力差，且性價(jià)比低，因此不選此方案。按鍵電路CD4069構(gòu)成的多諧振蕩器按鍵電路喇叭發(fā)音電路三極管放大按鍵電路方案二：該方案采用NE555構(gòu)成多諧振蕩器，輸出驅(qū)動(dòng)電流大，帶負(fù)載能力強(qiáng)，操作靈活、方便，且性價(jià)比高，故選此方案。555構(gòu)成的多諧振蕩器按鍵電路喇叭發(fā)音電路按鍵電路1.3系統(tǒng)框圖如圖1所示，電路中采用555構(gòu)成多諧振蕩電路，通過按下不的鍵來改變輸入電阻，改變輸出頻率。輸出的信號(hào)通過濾波電路送

4、到喇叭。還可進(jìn)行音調(diào)、音量、節(jié)拍的調(diào)節(jié)。555構(gòu)成的多諧振蕩器按鍵電路喇叭發(fā)音電路濾波電路按鍵電路音量調(diào)節(jié)電路音調(diào)切換電路圖1101.單元電路設(shè)計(jì)2.1多諧振蕩電路2.1.1電路原理[2]電路由NE555及其外部電路構(gòu)成多諧振蕩電路，電阻R3、R4與電路中電位器的R，電容C4構(gòu)成充放電電路。電容的充電時(shí)間：放電時(shí)間：電路的振蕩周期：電路振蕩頻率：C3為了防止引入高頻信號(hào)。2.1.2器件參數(shù)的選擇根據(jù)上述公式和發(fā)音頻率值算出電容和電阻值，取R3=10K，R4=2K，C4=0.1uF。102.2音階發(fā)生電路2.2.1電路原理電路通過按

5、下不同的鍵，根據(jù)各發(fā)音頻率公式計(jì)算得的電阻值，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的電位器，得到所需要的電阻值。當(dāng),按下S8，時(shí)，調(diào)節(jié)RW8,使555的3腳輸出的頻率為523.3Hz，R=RW8;按下S7時(shí)，調(diào)節(jié)RW7,使555的3腳輸出的頻率為493.9Hz，R=RW8+RW7,依此類推，調(diào)節(jié)各電位器值，使按下不同按鍵時(shí)發(fā)出各種不同的聲音，R4起限流作用。2.2.2器件參數(shù)選擇根據(jù)上述分析，取RW8=10K,RW7=10K,RW6=10K,RW5=10K,RW4=10K,RW3=10K,RW2=10K,RW1=10K。2.3節(jié)拍發(fā)生電路2.3.1電路原理通

6、過電阻R1、R2，電位器RW9、RW10，電容C1構(gòu)成充放電電路。二極管縮短電容充放電時(shí)間，電位器RW9、RW10可以調(diào)節(jié)555三腳輸出頻率來調(diào)節(jié)節(jié)拍快慢。2.2.2器件參數(shù)選擇根據(jù)上述分析，取RW9=50K,RW10=50K,C1=10uF，R1=R2=10K,C2=1000pF。102.4喇叭發(fā)音電路2.4.1電路原理如右圖所示，NE555三腳輸出的信號(hào)經(jīng)RW12，再經(jīng)C5送到喇叭。調(diào)節(jié)RW12來改變電位器的分壓好值比，改變輸出信號(hào)的幅度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)聲音大小的效果。C5起濾波的作用，使高、低頻率不能通過，中頻通過。2.4.2

7、器件參數(shù)的選擇由上面分析得，取RW12=100Ω,C5=100uF。3.系統(tǒng)測(cè)試3.1調(diào)試要點(diǎn)3.1.2調(diào)節(jié)音階部分接上5V直流電源，音階發(fā)生電路裝上555芯片，用示波器測(cè)NE555的3叫輸出波形，并根據(jù)頻率調(diào)節(jié)各電位器，從S8依次向S1調(diào)節(jié)。3.1.2調(diào)節(jié)節(jié)拍部分接上5V直流電源，節(jié)拍發(fā)生電路裝上555芯片，發(fā)出“啪，啪…”調(diào)節(jié)電位器RW9、RW10，調(diào)節(jié)節(jié)拍快慢。3.1.2調(diào)節(jié)音量部分通過調(diào)節(jié)RW11來調(diào)節(jié)音階音量，調(diào)節(jié)RW12來調(diào)節(jié)節(jié)拍音量。3.2調(diào)試過程出現(xiàn)的問題及解決方案問題一：調(diào)試完后，下次再接上電源是發(fā)現(xiàn)原先調(diào)試的頻

8、率都變了。10解決方案：經(jīng)多次調(diào)試發(fā)現(xiàn)，555三腳輸出頻率隨電源電壓增大而增大，所以每次調(diào)節(jié)都應(yīng)確保所接電源電壓一樣。問題二：節(jié)拍的音量調(diào)節(jié)無法調(diào)到零。解決方案：將電位器RW11換成1K。增大電位器RW11的分壓幅度，從而增大音量控制幅度。表1頻率