課程設(shè)計報告--- 簡易電子琴

1、<p><b>　　簡易電子琴</b></p><p>　　題 目： 簡易電子琴 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程（本） </p><p>　　班 級： 081班 </p>&l

2、t;p><b>　　課題：簡易電子琴</b></p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　簡易電子琴電路是以NE555時基電路為核心組成的多諧振蕩器電路，由振蕩器電路產(chǎn)生頻率信號，再通過由LM386小功率集成功放為核心組成的功放電路，最后由揚(yáng)聲器輸出信號，發(fā)出7個不同頻率的音符。</p><p>

3、　　通過改變兩組開關(guān)的通斷可以發(fā)出不同的音符和音調(diào)，分別按下音符按鍵能發(fā)出7個不同頻率的音符，通過通斷兩個音調(diào)開關(guān)還能發(fā)出兩組比基本音調(diào)高的音符。</p><p>　　關(guān)鍵字：電子琴、NE555、LM386、音符、音調(diào)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 引言3</b></p&

4、gt;<p><b>　　1、1設(shè)計目的3</b></p><p><b>　　1、2設(shè)計概述3</b></p><p>　　2 設(shè)計任務(wù)及要求：4</p><p>　　2、1 設(shè)計任務(wù)4</p><p>　　2、2 設(shè)計要求4</p><p><

5、;b>　　3 設(shè)計內(nèi)容：5</b></p><p>　　3、1總體設(shè)計方案方框圖及各部分電路設(shè)計5</p><p><b>　　3、2實(shí)驗(yàn)步驟9</b></p><p>　　3、3器件清單11</p><p>　　4、測試結(jié)果及分析12</p><p>　　4、1實(shí)驗(yàn)調(diào)

6、試12</p><p>　　4、2 實(shí)驗(yàn)誤差分析12</p><p>　　5、總結(jié)與體會13</p><p><b>　　5、1 總結(jié)13</b></p><p>　　5、2心得體會13</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p>&l

7、t;p><b>　　附錄：16</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　我們生活在一個信息時代，各種電子產(chǎn)品層出不窮，作為電子信息專業(yè)的學(xué)生，了解這些電子產(chǎn)品的基本組成和設(shè)計原理是十分必要的，我們學(xué)習(xí)的是電子技術(shù)的理論知識，而課程設(shè)計正是對我們學(xué)習(xí)的理論的實(shí)踐與鞏固。本設(shè)計主要介紹的是一個用NE555定時

8、器和LM386小功率集成功放組成的可以實(shí)現(xiàn)發(fā)出7個音符的簡易電子琴。其理論基礎(chǔ)是來源于數(shù)字電路的多諧振蕩器和模擬電路的功率放大器部分。</p><p><b>　　1、1設(shè)計目的</b></p><p>　　本設(shè)計的主要目的是掌握電子電路組成的原理理論的基礎(chǔ)上，了解電子電路的制作技術(shù)，掌握實(shí)際電子電路設(shè)計的技巧。把學(xué)習(xí)的數(shù)字電子電路和模擬電子電路的工作原理，與實(shí)際的電

9、子電路的設(shè)計結(jié)合起來，使我們的理論知識實(shí)際化，通過本次課程設(shè)計，達(dá)到鞏固和綜合運(yùn)用電子技術(shù)原理中的知識，理論聯(lián)系實(shí)際，鞏固所學(xué)理論知識，并且提高自己通過所學(xué)理論分析、解決電子信息中的實(shí)際問題的能力。</p><p><b>　　1、2設(shè)計概述</b></p><p>　　本次簡易電子琴的設(shè)計運(yùn)用了數(shù)字電路和模擬電路兩方面的知識，運(yùn)用數(shù)字電路的知識設(shè)計了由NE555定時

10、器組成的振蕩器電路，運(yùn)用了模擬電路的知識設(shè)計了由LM386小功率集成功放組成的功放電路。本設(shè)計主要分三部分：</p><p>　　琴鍵部分：由按鍵開關(guān)和可調(diào)電阻組成</p><p>　　振蕩器部分：由NE555定時器為核心組成</p><p>　　功放部分：由LM386小功率集成功放為核心組成</p><p>　　2 設(shè)計任務(wù)及要求：<

11、/p><p><b>　　2、1 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　用NE555定時器和LM386功率放大器設(shè)計一個簡易電子琴，電子琴設(shè)置7個琴鍵，分別代表1，2，3，4，5，6，7七個不同的音符，每按下一個琴鍵，可以發(fā)出所要求的音符的聲音。</p><p><b>　　2、2 設(shè)計要求</b></p>&l

12、t;p>　　1）開關(guān)K1～K7，做琴鍵按鍵開關(guān)。</p><p>　　2）開關(guān)AN1和AN2，做音調(diào)變換開關(guān)。</p><p>　　3）NE555為核心組成多諧頻率振蕩器電路。</p><p>　　調(diào)節(jié)可變電阻R1～R7，使得輸出的頻率符合：</p><p>　　4）LM386為核心組成功放電路。</p><p>

13、;　　5）調(diào)節(jié)RP1可以改變輸出聲音的大小。</p><p><b>　　3 設(shè)計內(nèi)容：</b></p><p>　　3、1總體設(shè)計方案方框圖及各部分電路設(shè)計</p><p>　　1、簡易電子琴原理電路圖如下所示</p><p><b>　　圖1 電路原理圖</b></p><p

14、>　?。?）圖1中是以NE555時基電路為核心組成的多諧振蕩器電路，通過改變兩組開關(guān)的通斷來改變音調(diào)和音符，兩組開關(guān)分別為：</p><p>　　A組：K1、K2、K3、K3、K4、K5、K6、K7</p><p>　　B組：AN1、AN2</p><p>　　（2）555和R1~R8、R9、C1等組成一個無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，改變其充電電阻（R1~R7）的阻值

15、，可以改變不同的發(fā)音頻率，即可發(fā)出不同的音符。</p><p>　?。?）R1~R7我們采用的是可調(diào)電阻，通過調(diào)節(jié)R1~R8的電阻的大小來改變輸出的頻率，從而使我們得到的音符更準(zhǔn)確，也方便我們隨時校準(zhǔn)發(fā)音。</p><p>　　（4）A組開關(guān)（K1~K7）和電阻（R1~R7）是用來控制7個音符的輸出。</p><p>　　B組控制端（既5腳）開關(guān)（AN1、AN2）是

16、用來調(diào)音調(diào)的，按下AN1時，發(fā)出的音調(diào)比基本音符組（A組）升高一級；按下AN2時，輸出的音調(diào)又比AN1的音調(diào)再升高一級。</p><p>　　（5）接在B組開關(guān)上的R9、R10的電阻值分別在500歐姆和1000歐姆左右。</p><p>　?。?）C1為旁路電容；C4為極性電容，用于排除雜音。</p><p>　　（7）放大器部分我們采用的是小功率集成放大器LM38

17、6，用以雙音頻信號放大。</p><p>　　再用RP1來調(diào)節(jié)音量的大小。</p><p>　　2、多諧諧振蕩器的功能簡介：</p><p>　　由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路如圖2所示：</p><p><b>　　圖2 振蕩電路圖</b></p><p>　　多諧振蕩器電路由NE555定時

18、器、R8和C1組成，R9、R10和AN1、AN2是用于改變振蕩器輸出信號的頻率的。</p><p>　　電路中將高電平觸發(fā)端（6腳）和低電平觸發(fā)端（2腳）</p><p>　　并接到R8和C1的連接處。IN為琴鍵信號輸入端，OUT為信號輸出端。</p><p>　　電容C1是旁路電容。</p><p>　　此部分電路的主要功能是把從琴鍵輸出的

19、電流信號通過多諧振蕩器轉(zhuǎn)換成方波信號。</p><p>　　3、功放電路的功能簡介：</p><p>　　由LM386組成的功放電路如圖3所示：</p><p><b>　　圖3 功放電路圖</b></p><p>　　功放電路由LM386集成功率放大器、C2和C3組成，IN為信號輸入端，OUT為信號輸出端。</p

20、><p>　　C3為增益電容，接在1腳和8腳之間，實(shí)現(xiàn)電壓增益的功能。</p><p>　　功放電路的主要功能是放大由振蕩器輸出的信號，再輸出到揚(yáng)聲器發(fā)出一定頻率的聲音。</p><p><b>　　4、元器件的選擇：</b></p><p><b>　　IC選擇：</b></p><

21、;p>　　IC選用555定時器和小功率集成放大器LM386</p><p>　　555定時器是一個模擬和數(shù)字相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，可在3~15v電壓中工作，輸出電流約為200mA。而LM386工作電壓最大值為12V，輸出功率P=VCC/8R，最大不失真輸入電壓U=VCC/2Au，引腳圖4所示：</p><p>　　圖4 555定時器管教圖</p><p>　

22、　LM386是小功率音頻集成功放，采用8腳雙列直插式塑料封裝。4腳為接“地”端；6腳為電源端；2腳為反相輸入端；7腳為去耦；1、8腳為增益調(diào)節(jié)端。LM386的額定工作電壓為4~16V，當(dāng)電源電壓為6V時，靜態(tài)工作電流為4mA，適合用電池供電。頻響范圍可達(dá)數(shù)百千赫。最大允許功耗為660mW（25°C），不需要散熱片。工作電壓為4V，負(fù)載電阻為300mW。工作電壓為6V。</p><p><b>

23、　　引腳圖5所示：</b></p><p>　　圖5 LM386管腳圖</p><p><b>　　開關(guān)選擇：</b></p><p>　　K1—K7選用中型無鎖輕觸按鍵開關(guān)，S1選用撥動開關(guān)，AN1和AN2為有鎖按鍵開關(guān)</p><p><b>　　電阻選擇：</b></p>

24、;<p>　　R1~R7選用可微調(diào)電阻器，R8~R10選用固定電阻 </p><p><b>　　電容選擇：</b></p><p>　　C1選用選用CT1型低頻陶瓷介電容器。</p><p>　　C2，C3，C4 選用有極性電解電容。</p><p><b>　　電源的選擇：</b>

25、</p><p>　　選用輸出電壓為12V直流的電源適配器，通過輸入端子輸入到電路中。</p><p><b>　　輸出設(shè)備：</b></p><p>　　選用阻值為8歐，功率為0.5w的小型揚(yáng)聲器。</p><p><b>　　3、2實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p><

26、;b>　　1）各元件的測試：</b></p><p>　　對各電阻進(jìn)行測試，且確定其正常：</p><p>　　固定電阻：R8=5.1kΩ; R9=510Ω；R10=1kΩ；</p><p>　　滑動電阻：R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 RP1；</p><p>　?。ɑ瑒与娮璧淖畲笞柚稻?00 k

27、Ω）</p><p>　　C1 C2 C3及C4均是否正常；</p><p>　　各開關(guān)的通斷是否正常；</p><p><b>　　揚(yáng)聲器是否正常。</b></p><p>　　555定時器，LM386以及擴(kuò)音器在連接數(shù)電實(shí)驗(yàn)箱電路時檢測。</p><p>　　2） 在數(shù)電實(shí)驗(yàn)箱上對設(shè)計好的

28、電路圖進(jìn)行仿真，得出我們預(yù)想的結(jié)果再進(jìn)行下一步。</p><p>　　3） 路各元件的排版（排版圖6所示）：</p><p>　　在原理圖的基礎(chǔ)上將元件重新排版，畫出焊接的排版圖，如圖6所示：</p><p><b>　　圖6.焊接排版圖</b></p><p>　　4）將所有電子元器件按照排好的版焊接在一塊萬能板上。焊

29、接時，要注重技巧，考慮某些元器件的耐熱程度，還有元器件之間的連線應(yīng)盡量短。電路的焊接和各焊點(diǎn)應(yīng)盡量圓潤，防止產(chǎn)生分布電容，還用注意分清楚各芯片的引腳的位置和開關(guān)引腳的接法。</p><p>　　其中要注意按鍵開關(guān)的擺放位置和兩塊IC的擺放位置，使得在焊接原件的時候更加的方便。</p><p>　　5）焊接完成后，檢查電路是否有故障，檢查是否有虛焊，檢查電路的各部分是否連接正常，元件的連接是

30、否正常。</p><p>　　6）檢查接線無誤后，進(jìn)入調(diào)試階段。</p><p>　　7）調(diào)試完后寫總結(jié)心得。</p><p><b>　　3、3器件清單</b></p><p>　　IC芯片：NE555、LM368各一個；</p><p>　　電阻：8個100 kΩ的可調(diào)電阻、定值電阻：5.1

31、kΩ、510 Ω、1 kΩ各一個；</p><p>　　電容：0.1uF低頻陶瓷介電容器一個，22uF、2.2uF、47uF極性電解電容各一個；</p><p>　　開關(guān)：中型無鎖輕觸按鍵開關(guān)7個，撥動開關(guān)1個，有鎖按鍵開關(guān)2個；</p><p>　　輸入設(shè)備：12V的電源適配器一個，插入式輸端子1個</p><p>　　輸出設(shè)備：8Ω、0.

32、5w的小型揚(yáng)聲器一個；</p><p><b>　　4、測試結(jié)果及分析</b></p><p><b>　　4、1實(shí)驗(yàn)調(diào)試</b></p><p>　　1）接通電源，依次按下K1—K7，調(diào)試K1—K7使調(diào)頻接收機(jī)能夠聽到電子琴依次發(fā)出1，2，3，4，5，6……等 7個音符，并細(xì)調(diào)可調(diào)電阻，使發(fā)出音符聲效最佳，再用萬用表測試

33、阻值，記下阻值，</p><p>　　測得發(fā)出7個音符時的電阻值為：</p><p>　　48.2K，38.6K，32.4K，29.3K，26.8K，21.7K，19.6K</p><p>　　計算公式：f=1/（T1+T2）=1.43/(RX+R8)C1</p><p>　　RX為琴鍵開關(guān)接通時，與之連接的電阻的阻值。</p>

34、<p>　　結(jié)果分析，阻值與理論阻值存在誤差。</p><p>　　2）分別接通AN1和AN2，調(diào)試R9和R10，用示波器測其頻率，觀察與之前音符頻率的變化。</p><p>　　3）調(diào)節(jié)RP1，觀察音量大小.</p><p>　　4）測波形（輸出信號的波形為矩形波）</p><p>　　4、2 實(shí)驗(yàn)誤差分析</p>

35、<p>　　結(jié)果與計算結(jié)果有點(diǎn)出入，根據(jù)振蕩電路的實(shí)質(zhì)知，振蕩電路對電容值和要求較高。而試驗(yàn)中的有些誤差是不可避免的，由于無精密儀器的測量，其結(jié)果存在一定的客觀誤差從而出現(xiàn)頻率的輸出與理論值的偏差。同時，焊接過程中，產(chǎn)生的極間電容對其也有一定的影響。</p><p><b>　　5、總結(jié)與體會</b></p><p><b>　　5、1 總結(jié)&l

36、t;/b></p><p><b>　　作品優(yōu)缺點(diǎn)：</b></p><p>　　1）優(yōu)點(diǎn)：電路圖和制作原理簡單易懂。</p><p>　　2）缺點(diǎn)：調(diào)試音符時比較困難，準(zhǔn)確定音難。</p><p><b>　　出現(xiàn)的問題：</b></p><p>　　1）開始我們是打

37、算用PCB板來完成作品的，不過后面發(fā)現(xiàn)我們對制作PCB板的知識有所欠缺，由于時間比較緊了所以就改用用萬用板來制作。</p><p>　　2）用軟件對電路原理圖進(jìn)行仿真時得不出結(jié)果，反復(fù)研究了電路原理圖并沒發(fā)現(xiàn)什么問題，后來選擇了用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行實(shí)物仿真。</p><p>　　3）開始我們都只是按照電路原理圖在實(shí)驗(yàn)箱中接線，但接了幾次都不能發(fā)出聲音，后來對電路圖進(jìn)行了修改，把C1改大了就能實(shí)現(xiàn)電

38、路的功能。</p><p>　　4）實(shí)物仿真時，粗心接錯線燒掉了2塊芯片。</p><p>　　5）焊接時，由于是第一次焊接，開始的時候烙鐵的尖嘴放在萬能板的時間過長，使得板上的銅皮脫落，使得電路板很難焊接，不過吃了一次虧后也知道了技巧了。</p><p>　　6）焊接時，出現(xiàn)過漏焊的情況使得在調(diào)試的時候出現(xiàn)了問題，但一直找不到原因，后來想才發(fā)現(xiàn)原來漏焊了。<

39、/p><p>　　7）調(diào)試時分辨聲音的音符的時候因?yàn)闃犯胁皇呛芎茫直嫫饋肀容^困難。</p><p>　　8）由于電路設(shè)計的不是很好，而且后期進(jìn)過了一些的改變，所以作品存在這一些不完善的地方。</p><p><b>　　5、2心得體會</b></p><p>　　本次課程設(shè)計從資料的查找，到電路圖的規(guī)劃，調(diào)試以及最后的說明

40、，我們都受益匪淺。</p><p>　　在資料的查找過程中，發(fā)現(xiàn)了很多困難，因?yàn)楹喴纂娮忧俚脑O(shè)計可以由很多方法實(shí)現(xiàn)，比如單片機(jī)編程，RC振蕩電路，555定時器多諧振蕩器等等，各有各的特點(diǎn)。</p><p>　　實(shí)物仿真的時候，出現(xiàn)了不少的問題，而且這些問題有很多都是因?yàn)槲覀兊拇中亩斐傻模宰屛颐靼椎?，理論和?shí)操是兩個不同的概念。還有我們一味的依照原本的原理圖來操作也是不對的，吃了幾次苦

41、果之后我們也學(xué)會了，要根據(jù)實(shí)際情況對電路圖進(jìn)行修改，讓我們懂得做任何事都要細(xì)心。</p><p>　　在這次實(shí)驗(yàn)之前，老師講的那些知識都已經(jīng)忘的一干二凈了，那些實(shí)操的理論也只是紙上談兵，當(dāng)時沒有實(shí)操過，到現(xiàn)在我們真正的要實(shí)操了，很多的知識都不懂，所以遇到問題的時候我們不斷地翻閱書本，詢問老師，補(bǔ)回那些被自己遺忘的知識，而且在這過程中，學(xué)習(xí)到了不少的新知識，也明白了實(shí)踐與理論相結(jié)合的重要性，同時動手能力得到了很大提

42、高。</p><p>　　此外，發(fā)現(xiàn)科學(xué)研究是非常需要耐心和不放棄的精神，在這次設(shè)計過程中，我們遇到了不少的問題，從元件的缺失到電路圖的誤解，特別是焊接時，需要很大的耐性還要耗很大的精力才能把板焊好，而且在焊的時候還要焊接的美觀，電路的布線很密，焊錫的時候要保證兩兩之間不會短路，又要確保焊接好的線路都不能出現(xiàn)虛焊。</p><p>　　調(diào)試的時候雖然是最困難的，也是一個比較煩的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗?/p>

43、基本沒有什么標(biāo)準(zhǔn)，全憑我們的感覺，但由于我們都做足了資料的搜索，經(jīng)過三個人不懈的努力之下這個問題我們也解決了。</p><p>　　最后，在這次設(shè)計過程中，我們遇到了不少的問題，致使我們不斷的做仿真，不斷的調(diào)試，從失敗中吸取知識，也使我們明白團(tuán)隊的重要性，三人行，必有我?guī)熞瑥闹?，我們互相合作和彌補(bǔ)他人的不足。</p><p>　　綜上所述，這次的課程設(shè)計有利于提高我們的動手能力，能把我們

44、所學(xué)的書本知識運(yùn)用到實(shí)際生活去，同時也吸取了課外的知識，更豐富了我們的業(yè)余生活，提高我們對知識的理解能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《實(shí)用電子電路設(shè)計制作300例》主編：劉修文（中國電力出版社）</p><p>　　[2]《電子制作從想法到實(shí)現(xiàn)》主編：張曉東（福建科學(xué)技術(shù)出版社）2009.5<