勇簡易電子琴設(shè)計(jì).doc

明達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)訓(xùn)(實(shí)踐)報(bào)告20102011學(xué)年度第一學(xué)期信息工程系電子信息工程技術(shù)專業(yè)班級(jí) 09電信（1）學(xué)號(hào) 43093126 課題名稱簡易電子琴設(shè)計(jì)與制作學(xué)生姓名魏 善 勇指導(dǎo)教師王 青 2011年6月 23 摘要 在剛剛進(jìn)入2009年的氣息下！到處都在處于經(jīng)濟(jì)危機(jī)的陰影下！但是這個(gè)電子行業(yè)覺感覺到了有一點(diǎn)復(fù)蘇的氣息！電子這個(gè)行業(yè)在各種高端技術(shù)方面已經(jīng)站穩(wěn)了它的腳跟，但還是有待提高。而在這個(gè)經(jīng)濟(jì)繁榮的社會(huì)上，高端技術(shù)已經(jīng)林林樹立！而作為鋼琴來說電子琴已經(jīng)比普通鋼琴更受消費(fèi)者喜歡和接受!特別是青少年,所以以后市場占有率肯定是空前的繁榮！就這個(gè)簡易電子琴它主要是由NE555定時(shí)器以及一些電阻、電容、開關(guān)、和LM386芯片串并聯(lián)組成!基本設(shè)計(jì)要求是由NE555產(chǎn)生頻率振蕩，主要采取不同的電阻來控制頻率、再由不同的頻率來控制不同的音質(zhì)??！制作過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，通過共同的分析研究得到解決，此次的課程設(shè)計(jì)鞏固了前階段所學(xué)的理論知識(shí)，增強(qiáng)了動(dòng)手實(shí)踐能力。關(guān)鍵字：NE555 LM386 頻率 簡易 電子琴 目錄前言1第一章 簡易電子琴概要設(shè)計(jì)2第二章 簡易電子琴的詳細(xì)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案一32.2 設(shè)計(jì)方案二32.3 設(shè)計(jì)方案選擇4第三章 簡易電子琴設(shè)計(jì)電路、參數(shù)計(jì)算與引腳圖3.1簡易電子琴控制電路5第四章 簡易電子琴的系統(tǒng)組成及器件工作原理 4.1 脈沖形成：有電阻及555形成的多諧振蕩器組成及工作原理6第五章 實(shí)驗(yàn)調(diào)試及測試結(jié)果分析8設(shè)計(jì)與體會(huì)結(jié)論9參考文獻(xiàn)10附錄一10電子專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書11 前言 隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品在人們的日常生活中占據(jù)著越來越重要的地位。電子琴作為其中的一個(gè)典型代表，引領(lǐng)著許多孩子進(jìn)入音樂的殿堂。因此，我們選擇了簡易電子琴這個(gè)題目來制作，因?yàn)樗粌H能夠提高我的實(shí)踐動(dòng)手能力，還與實(shí)際生活有著緊密地聯(lián)系。 脈沖與數(shù)字電路是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，而此次課程設(shè)計(jì)依據(jù)的理論基礎(chǔ)是脈沖與數(shù)字電路的相關(guān)知識(shí)。其主要目的是通過本課程的培養(yǎng)，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，進(jìn)一步理解數(shù)字系統(tǒng)的概念，掌握小型數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，掌握小型數(shù)字系統(tǒng)的組裝和調(diào)試技術(shù)，裝握查閱有關(guān)資料的技能?；救蝿?wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)小型數(shù)字電子系統(tǒng)，基本要求是組裝一個(gè)小型電子產(chǎn)品，一般要求焊接，檢驗(yàn)再檢驗(yàn)。在電子課程設(shè)計(jì)的過程中，系統(tǒng)的概念十分重要，熟悉從系統(tǒng)的層次分析問題、解決問題的方式?；痉椒ǔ藢?shí)驗(yàn)課中要求掌握的功能測試、故障排除等各種一般方法以外，要特別注重使用“電路拼裝”的方法。課程設(shè)計(jì)的一般步驟如下：（?。?、選擇一個(gè)課題；（2）、查閱有關(guān)資料；（3）進(jìn)行可行性論證；（4）通過設(shè)計(jì)方案的比較，定出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案；（5）分解為多個(gè)模塊；（6）分別設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊電路，并完成調(diào)試；（7）組裝成完整的數(shù)字系統(tǒng)；（8）編寫設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試報(bào)告。第一章 簡易電子琴概要設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求基本要求：產(chǎn)生e調(diào)8個(gè)音階的振蕩頻率，它分別由1、2、3、4、5、6、7、0號(hào)數(shù)字鍵控制。其頻率分別為： 1：261.6 2：293.6 3：329.6 4：349.2 5：392.0 6：440.0 7：439.9 0：523 1.2 主要元器件：LM386，555，喇叭，按鍵開關(guān)，電阻，電容，導(dǎo)線等。設(shè)計(jì)目的（1） 熟悉555和LM386等相關(guān)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，合理運(yùn)用其內(nèi)部及其功能，完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作。（2） 能夠?qū)﹄娮与娐?、電路板、電子元器件等一些相關(guān)與電子等方面的知識(shí)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，并獨(dú)立對(duì)其進(jìn)行測試與檢查。（3） 這次試驗(yàn)對(duì)排錯(cuò)調(diào)試、以及相關(guān)設(shè)備的使用等方面的得到了比較全面的鍛煉和提高。并進(jìn)一步鞏固了在課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)！第二章 簡易電子琴的詳細(xì)設(shè)計(jì)2.1簡易電子琴設(shè)計(jì)方案一設(shè)計(jì)原理 如下圖所示555與電阻、電容等組成可控多諧振蕩器，振蕩頻率取決與Ra 、R16、C3的值公式如下 f=1.44/(Ra+R16)C3 式中 Ra是對(duì)應(yīng)圖中的R1- R8不同的組合值，這取決與開關(guān)K1-K8的通斷情況。在進(jìn)行音符調(diào)試時(shí)可用定位器對(duì)其進(jìn)行調(diào)試 并確定其每個(gè)音階所對(duì)應(yīng)的阻值。用電阻來控制頻率頻率來控制音階，用LM386對(duì)其音頻進(jìn)行功放使功率增大從而使其聲音發(fā)生增大。 2.2簡易電子琴設(shè)計(jì)方案二（一） 音樂產(chǎn)生原理及硬件設(shè)計(jì) 由于一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂了，當(dāng)然對(duì)于單片機(jī)來產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0來產(chǎn)生這樣方波頻率信號(hào)，因此，我們只要把一首歌曲的音階對(duì)應(yīng)頻率關(guān)系弄正確即可。本次設(shè)計(jì)中單片機(jī)晶振為12MHZ，那么定時(shí)器的計(jì)數(shù)周期為1MHZ，假如選擇工作方式1，那T值便為T= 216-5105/相應(yīng)的頻率 ，那么根據(jù)不同的頻率計(jì)算出應(yīng)該賦給定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，列出不同音符與單片機(jī)計(jì)數(shù)T0相關(guān)的計(jì)數(shù)值如下表所示：音符 頻率（HZ） 簡譜碼（T值）中 1 DO 523 64580中 2 RE 587 64684中 3 M 659 64777中 4 FA 698 64820中 5 SO 784 64898中 6 LA 880 64968中 7 SI 988 65030采用查表程序進(jìn)行查表時(shí)，可以為這個(gè)音符建立一個(gè)表格，有助于單片機(jī)通過查表的方式來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)：TABLE DW 64580，64684，64777，64820，64898，64968，650302.3比較結(jié)果及最終確立方案方案一中用555產(chǎn)生脈沖，再通過LM386驅(qū)動(dòng)喇叭，可實(shí)現(xiàn)基本要求，其中的電阻電容可以通過脈沖數(shù)字電路中學(xué)過的公式進(jìn)行計(jì)算，而且可以通過采用可調(diào)電阻實(shí)現(xiàn)音調(diào)的高低變化，實(shí)現(xiàn)部分提高要求，可行性強(qiáng)；容易實(shí)現(xiàn)！方案二中涉及單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，而且我們對(duì)8051芯片不怎么了解，在所學(xué)的知識(shí)中也沒有學(xué)到，所以對(duì)其中的電阻電容等一些頻率的計(jì)算有一定的難度；所以綜合考慮，我們選擇了方案一。第三章 簡易電子琴設(shè)計(jì)電路、參數(shù)計(jì)算與引腳圖 3.1 簡易電子琴控制電路 如下上圖所示555與電阻、電容等組成可控多諧振蕩器，振蕩頻率取決與Ra 、R16、C3的值公式如下 f=1.44/(Ra+R16)C3 式中 Ra是對(duì)應(yīng)圖中的R1- R8不同的組合值，這取決與開關(guān)K1-K8的通斷情況。在進(jìn)行音符調(diào)試時(shí)可用定位器對(duì)其進(jìn)行調(diào)試 并確定其每個(gè)音階所對(duì)應(yīng)的阻值。再用LM386對(duì)其音頻進(jìn)行功放使功率增大從而使其聲音發(fā)生增大。第四章 簡易電子琴的系統(tǒng)組成及器件工作原理4.1 脈沖形成：有電阻及555形成的多諧振蕩器組成及工作原理4.1.1 555定時(shí)器內(nèi)部框圖555集成 時(shí)基電路稱為集成定時(shí)器，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用十分廣泛。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧 和施密特觸發(fā)器，因而廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。它的內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè)5K的電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型 兩大類，兩者的工作原理和結(jié)構(gòu)相似。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的三位數(shù)碼都是555或556；所有的CMOS產(chǎn)品型號(hào)最后四位數(shù)碼都是7555或 7556，兩者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555和7555是單定時(shí)器，556和7556是雙定時(shí)器。雙極型的電壓是+5V+15V，輸 出的最大電流可達(dá)200mA，CMOS型的電源電壓是+3V+18V。圖8-1 555定時(shí)器內(nèi)部框圖555電路的工作原理555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖8-1所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān)T，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開關(guān)管截止。是復(fù)位端，當(dāng)其為0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí)該端開路或接VCC。Vc是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01uf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。4.1.2 構(gòu)成多諧振蕩器如圖8-4，由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電端放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在和之間充電和放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波，對(duì)應(yīng)的波形如圖8-5所示。圖8-4 555構(gòu)成多諧振蕩器 圖8-5 多諧振蕩器的波形圖輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)是： T=0.7（R1+2R2）C=0.7R2C其中，為VC由上升到所需的時(shí)間，為電容C放電所需的時(shí)間。555電路要求R1與R2均應(yīng)不小于1K，但兩者之和應(yīng)不大于3.3M。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時(shí)器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣。第五章 實(shí)驗(yàn)調(diào)試及測試結(jié)果分析本次的課程設(shè)計(jì)時(shí)間時(shí)間為期為二周，從2011年6月13日開始，6月24號(hào)結(jié)束。在這兩周里我們大家通過不斷的的在圖書館里和網(wǎng)上找資料，查資料，還有找老師指導(dǎo)，終于在老師的審核下終于定下了一個(gè)確切可行的方案！再領(lǐng)取完了元器件，并開始操作。于是我和同組搭檔分工合作：我主要負(fù)責(zé)搭線路與排版，他主要負(fù)責(zé)檢查線路是否出錯(cuò)！于是在我們共同的努力下我們?cè)诶蠋煹臅r(shí)間要求下并提前完成工作并實(shí)現(xiàn)了它的功能還有它的提高要求，于是電子琴終于在實(shí)驗(yàn)成功下制作成功！設(shè)計(jì)電路板是要努力做到用最少的導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)所需的功能，在做前一定要考慮好元器件的擺放和導(dǎo)線的關(guān)系，爭取不要重復(fù)搭線。因?yàn)榇罅康膶?dǎo)線對(duì)工作造成很大困難，容易引起虛焊等情況，且不易進(jìn)行檢查。焊接元器件時(shí)一定要非常的小心，掌握電焊的技巧十分重要，每焊接一個(gè)點(diǎn)最好用萬用表的電阻檔測量一下是否虛焊，還有用萬用表測量一下開關(guān)那個(gè)是導(dǎo)通那的是閉合，這方便以后的檢查和改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 在制作過程中剛開始只接了一個(gè)電阻按一下開關(guān)就會(huì)發(fā)出響聲！再接兩個(gè)電阻按一下開關(guān)就會(huì)發(fā)現(xiàn)響聲但是響聲與第一下不相同，其次以后六次都是與前面一樣，多接通一個(gè)電阻響聲就與前面一次不相同！全部接好后，每按一個(gè)開關(guān)所發(fā)出的聲音與普通鋼琴發(fā)出的聲音一樣！音質(zhì)也差不多！而且音調(diào)更全.實(shí)習(xí)結(jié)論與體會(huì) 在這里我最感謝老師對(duì)我們的指導(dǎo)與教育，在這里我先對(duì)你們說聲謝謝！謝謝你們對(duì)我們的教育，對(duì)我們的工作，對(duì)我們的指導(dǎo)。 在這里課程設(shè)計(jì)中，我們不僅對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有了更深層次的理解，同時(shí)也懂得了實(shí)踐和獨(dú)立思考的重要性。我們將以前所學(xué)的知識(shí)靈活地運(yùn)用與實(shí)際的設(shè)計(jì)中，但也深切體會(huì)到理論與實(shí)踐之間的差異。 我們通過查找大量資料，請(qǐng)教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考，動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高，更重要的是，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法，而這是日后最實(shí)用的真的是受益匪淺，要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)，實(shí)踐，再學(xué)習(xí)，再實(shí)踐不管怎樣，這些都是一種鍛煉，一種知識(shí)的積累，能力的提高，完全可以把這個(gè)當(dāng)作基礎(chǔ)東西，只有掌握了這些最基礎(chǔ)的，才可以更進(jìn)一步，取得更好的成績。 同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)也讓我懂得了團(tuán)隊(duì)的合作的魅力和重要性，只有彼此都付出，彼此都努力維護(hù)才能將作品做的更加完美，在這次實(shí)踐活動(dòng)中，我們懂得了如何與組內(nèi)成員默契合作，互相學(xué)習(xí)制定出圓滿的方案，體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)力量的偉大，更一步提高了對(duì)堅(jiān)持和包容的認(rèn)識(shí)。 參考文獻(xiàn)書名出版社 主編數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)高等教育出版社王銀數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）高等教育出版社主編閻石（清華大學(xué)電子學(xué)教研組編）通用電子元器件選用與控制電子工業(yè)出版社王昊 李希 鄭風(fēng)翼編著電子線路設(shè)計(jì)與應(yīng)用高等教育出版社主編臧春華電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)浙江大學(xué)出版社趙玉玲 張雪娟 李曉松課程設(shè)計(jì)指南清華大學(xué)出版社焦保文附錄一:元器件清單元件元器件的值個(gè)數(shù)NE555芯片無1小功率集成放大器LM386無1開關(guān)無9電源5V1電阻R936K1電阻(R1-R8)10K8電容C14.7uF2電容C20.01uF1電容C3 C40.022uF2電容C547uF1電容C61uF1揚(yáng)聲器8 1電子專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書I、電子專業(yè)課程設(shè)計(jì)題目：簡易電子琴II、電子專業(yè)課程設(shè)計(jì)技術(shù)要求及主要元器件：555與電阻、電容等組成可控多諧 式中 Ra是對(duì)應(yīng)圖中的R1- R8不同的組合值，這取決與開關(guān)K1-K8的通斷情況。在進(jìn)行音符調(diào)試時(shí)可用定位器對(duì)其進(jìn)行調(diào)試 并確定其每個(gè)音階所對(duì)應(yīng)的阻值。用電阻來控制頻率頻率來控制音階，用LM386對(duì)其音頻進(jìn)行功放使功率增大從而使其聲音發(fā)生增大LM