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《模電課程設計-簡易電子琴的設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計說明書1.模電課設概述現(xiàn)在的電子琴一般使用PCM或AWM采樣音源。所謂采樣就是錄制樂器的聲音，將其數(shù)字化后存入ROM里，然后按下鍵時CPU回放該音。甚至有一些高級編曲鍵盤可以使用外置采樣（比如Tyros3的硬盤音色）?，F(xiàn)代電子琴并非“模仿”樂器音色。它使用的就是真實樂器音色。當然，現(xiàn)在力度觸感在電子琴里是必備的。而且現(xiàn)代電子琴還加上了老式電子琴的濾波器，振蕩器，包絡線控制來制造和編輯音色。甚至也帶上了老式電子琴的FM合成機構。本次課程設計主要是通過對電子琴主體部分的電路進行模仿設計，按下不同琴鍵改變RC值，發(fā)出C調的八個基本音階，采用運算放大器構成振蕩
2、電路，用集成功放電路輸出音調，從而達到電子琴固有的基本功能。2.Proteus軟件簡介Proteus軟件是由英國LabCenterElectronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，由ISIS和ARES兩個軟件構成，其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，ARES是一款高級的布線編輯器，它集成了高級原理布線圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設計。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus軟件的模擬仿真直接兼容廠商的SPICE模型，
3、采用了擴充的SPICE3F5電路仿真模型，能夠記錄基于圖表的頻率特性、直流電的傳輸特性、參數(shù)的掃描、噪聲的分析、傅里葉分析等，具有超過8000種的電路仿真模型。Proteus軟件支持許多通用的微控制器，如PIC、AVR、HC11以及8051；包含強大的調試工具，可對寄存器、存儲器實時監(jiān)測；具有斷點調試功能及單步調試功能；具有對顯示器、按鈕、鍵盤等外設進行交互可視化仿真的功能。此外，Proteus可對IARC-SPY、KEIL等開發(fā)工具的源程序進行調試。此外，在Proteus中配置了各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、頻率計，便于測量和記錄仿真的波形、數(shù)據(jù)。3.簡易電子琴基本原理3.1音樂產(chǎn)生
4、原理由于一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應著不同的頻率，這樣我16武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計說明書們就可以利用不同的頻率的組合，即可構成我們所想要的音樂了。音調主要由聲音的頻率決定，樂音(復音)的音調更復雜些，一般可認為主要由基音的頻率來決定，也即一定頻率的聲音對應特定的樂音。在以C調為基準音的八度音階中，所對應的頻率如表1所示。如果能夠通過某種電路結構產(chǎn)生特定頻率的波形信號，再通過揚聲器轉換為聲音信號，就能制作出簡易的樂音發(fā)生器，再結合電子琴的一般結構，就可實現(xiàn)電子琴的制作了。3.2設計原理3.2.1振蕩電路原理由于RC振蕩電路，一般用來產(chǎn)生1HZ~1MHZ范圍內(nèi)
5、的低頻信號；而LC振蕩電路一般用來產(chǎn)生1MHZ以上的高頻信號，由上表我們可以知道選擇RC振蕩電路。其基本電路為RC文氏電橋振蕩電路。圖1RC橋式震蕩電路RC橋式振蕩電路可以選出特定頻率的信號。理論推導過程如下：16武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計說明書即當f0=1／(2πRC)時，輸出電壓的幅值最大，并且輸出電壓是輸入電壓的1／3，同時輸出電壓與輸出電壓同相。通過該RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡，可以選出頻率穩(wěn)定的正弦波信號，也可通過改變R，C的取值，選出不同頻率的信號。圖2所示為含外加信號的正弦波振蕩電路，其中A，F(xiàn)分別為放大器回路和反饋網(wǎng)絡的放大系數(shù)。圖2中若去掉Xi，由于反饋信號的補償作用
6、，仍有信號輸出，如圖3所示Xf=Xi，可得自激振蕩電路。自激振蕩必須滿足以下條件：16武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計說明書圖2正弦波震蕩電路圖3自激震蕩電路自激振蕩的初始信號一般較小，為了得到較大強度的穩(wěn)定波形，起振條件需滿足
7、AF
8、>1。在輸出穩(wěn)定頻率的波形前，信號經(jīng)過了選頻和放大兩個階段。具體來說，是對于選定的頻率進行不斷放大，非選定頻率的信號進行不斷衰減，結果就是得到特定頻率的穩(wěn)定波形。LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。3.3方案設計3.3.1振蕩電路振蕩電路圖如圖4所示
9、16武漢理工大學《模擬電子技術基礎》課程設計說明書圖4振蕩電路圖選擇C1=0.1uF，R4=1kΩ，根據(jù)公式，結合表一，即可計算出八個音階對應的電阻值，分別為R5=9.09KΩ，R6=10.34KΩ，R7=13.08KΩ，R8=16.15KΩ，R9=20.44KΩ，R10=23.26KΩ，R11=28.72KΩ，R12=36.34KΩ。選定R4≠R，且R4≤R(8)由式3推導可得：F=≈(9)則由式(8)及起
