數(shù)字電子EDA課程設(shè)計八音電子琴

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1、燕山大學(xué)EDA課程設(shè)計實驗報告院系:信息科學(xué)與工程學(xué)院姓名:班級:學(xué)號:日期:[實驗名稱]八音電子琴[實驗要求]1.能發(fā)出1.2.3.4.5.6.7.i八個音2.用按鍵作為鍵盤3.C調(diào)至B調(diào)對應(yīng)頻率如下表音調(diào)頻率(Hz)C(高音)261.63x2B493.88A440.00G392.00F349.23E329.63D293.66C261.63[實驗電路設(shè)計]1.命題分析根據(jù)命題的要求,要使揚聲器發(fā)音,需要在其輸入信號端連接一個對應(yīng)頻率的方波信號.實驗使用的信號源可以提供從幾Hz到幾兆Hz不等的信號頻率,

2、自然可以想到本實驗命題的關(guān)鍵是一個具有相應(yīng)分頻比的分頻器.考慮到硬件(按鈕)在實際工作過程中會因元件的接觸產(chǎn)生一些不可避免的抖動脈沖電平,會對實驗造成影響,因此需要在按鍵接入線路中安裝防抖動電路.2.設(shè)計過程1>分頻器為了取得合適的電路復(fù)雜度和可接受的誤差范圍,分頻器的時鐘信號選取為器件所提供的JPCK—1(3MHz音頻信號).然后通過計算,用時鐘信號頻率除以各發(fā)音頻率,得到的分頻比如下表:分頻比(16進制)頻率(Hz)5DEE高C:261.63x26384B:493.886F84A:440.007D6

3、2G:392.008ADEF:349.23951CE:329.63A760D:293.66BBDEC:261.63利用四片十六進制計數(shù)器74LS161就可以連接成適用的分頻器.分頻器連接完成后會產(chǎn)生一個預(yù)定頻率的周期脈沖.但是實驗要求的方波其占空比應(yīng)該為1:1,因此在輸出脈沖端加裝一個T觸發(fā)器,每次脈沖到達觸發(fā)器的時候輸出便會跳變電平,這就達到了驅(qū)動揚聲器的條件.但是在應(yīng)用了T觸發(fā)器后輸出方波的周期比預(yù)定的擴大了一倍,也就是說頻率減至原來的二分之一.此時應(yīng)重新選擇時鐘信號,令其為原來2倍即可.根據(jù)實驗指

4、導(dǎo)書,最終確定選擇的時鐘信號為6MHz.2>防抖動電路利用D觸發(fā)器的電壓跟隨特性可以用一個頻率較低的時鐘信號驅(qū)動,達到防止按鍵抖動的目的.電路較簡單,見圖3.圖1.時鐘分頻電路(downway)圖2.CP為375K時上圖的B4輸出波形由于設(shè)計的原因,本電路只能支持單音節(jié)輸入.當(dāng)同時鍵入兩個以上的音階時,分頻比較小的(比較高的音階)優(yōu)先發(fā)聲.圖3.按鍵輸入防抖動電路3>電路組合組合后的電路模塊如圖4.共有11個輸入端和1個輸出端.其中,CP_6M為整個電路的主頻,使用電路板上的6MHz信號輸出端;CP_1

5、US為防抖動電路中觸發(fā)器所使用的時鐘,要求頻率不高,選擇電路板提供的CLK3-3(12Hz);KEYCa-B是電子琴的輸入按鍵接口,依次是從低音到高音.Speaker是電路的輸出端,接入揚聲器,為其產(chǎn)生相應(yīng)音階的頻率.實際電路如圖4.連接完成后,對該電路進行仿真測試,如圖5,令其CP_6M為6MHz,CP_1US為一個較低頻率脈沖,設(shè)置KEYB(音節(jié)B)為有效電平,在speaker上得到的輸出頻率為493,與實際音節(jié)的頻率相同.圖4.八音電子琴圖5.電子琴完成品的仿真波形T觸發(fā)器2分頻電路[硬件測試][

6、實習(xí)心得]第一感覺,數(shù)字電子技術(shù)EDA實習(xí)很有意思.我們可以有充分的時間去思考怎么做出一個東西,這個東西的用處也許不大甚至幾乎沒有,但重要的是思考的過程:從它的用途總結(jié)出它的特性,從它的特性構(gòu)思出它的原理,從原理到構(gòu)建模型,再到模型的實現(xiàn),利用已有的知識,可用的元件,最終組合出一個具有高度邏輯性的組合電路,這和我們小時候玩搭積木差不多.把積木一塊塊的搭成一座城堡,中間缺少任何一層甚至任何一塊,城堡都可能會倒塌.同理,在我們構(gòu)建命題所給的元器件時任何一個邏輯錯誤都可能是致命的,導(dǎo)致最后無法出現(xiàn)正確結(jié)果或者

7、干脆不能用.因此,實習(xí),有意思的同時還不能大意.這是一個鍛煉邏輯思維和思維嚴(yán)謹(jǐn)性的極好的機會,我和我的同學(xué)們在這次工作中受益非淺.大家都積極思思考，查找資料，集思廣益來解決現(xiàn)有的問題。在這個過程中我?guī)椭藙e人也得到了別人的幫助。我在和別人研究問題的時候發(fā)現(xiàn)在所有題目當(dāng)中,以分頻器為基本的[八音電子琴]算是比較簡單的,我很早就做完了.但是很多人的題目除了分頻以外還要求置數(shù),可調(diào),顯示輸出,以及產(chǎn)生相對復(fù)雜的多的時序,這讓我覺得我做的快只是運氣好,抽了個好簽而已,同時我也了解到自己的不足之處.仍需努力.最后

8、感謝老師們耐心的講解和提點。