課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)之簡(jiǎn)易電子琴的設(shè)計(jì)

1、南 昌 航 空 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 課題： 八音階簡(jiǎn)易電子琴設(shè)計(jì) 學(xué)院： 測(cè)試與光電工程 專(zhuān)業(yè)： 生物醫(yī)學(xué)工程 班級(jí)：140841班 指導(dǎo)老師： 艾信友 姓名： 李長(zhǎng)海 學(xué)號(hào)：14084108 日期： 年 月 日目錄前言-3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求-4方案的選擇與論證-5原理框圖及元器件選擇-9仿真圖-10電路的焊接調(diào)試-13收獲與體會(huì)及參考文獻(xiàn)-14前言電子琴作為一種樂(lè)器，對(duì)豐富人們的日常生活其著一定的作用，使人們的生活更加豐富多彩，對(duì)于緩解人們的緊張情緒，陶冶人們的情操等方面，作用自是不言而喻的。電子琴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，聲源是利用文氏電橋RC震蕩電路產(chǎn)生的自激震蕩，并通過(guò)LM380音頻功率放大器進(jìn)行功率

2、放大，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，由于一首音樂(lè)是由不同音階組成的，而每個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，所以在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)來(lái)選取對(duì)應(yīng)的頻率，并通過(guò) 8個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的演奏。掌握最基本的簡(jiǎn)易電子琴的工作原理，有利于將來(lái)研究更高級(jí)的樂(lè)器，甚至前沿的電子技術(shù)，提高現(xiàn)代電子產(chǎn)品水平，更好的服務(wù)于社會(huì)，有著廣大的發(fā)展前景和用途。設(shè)計(jì)任務(wù)和要求設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求是：1 設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易電子琴，產(chǎn)生E調(diào)8個(gè)音階的震蕩頻率，對(duì)應(yīng)1，2,3,4,5,6,7,0這8個(gè)音調(diào)，其頻率分別為1:261.6HZ，2:293.6HZ，3:329.6HZ，4:349.2HZ，5:392.0HZ，6:440.0HZ，7

3、:493.9HZ，0:523.0HZ。2 利用集成功放放大該信號(hào)，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。3 通過(guò)RC選頻網(wǎng)絡(luò)來(lái)選取對(duì)應(yīng)的頻率，生成不同的頻率聲音。方案的選擇與論證方案一：用兩個(gè)三極管組成多諧振蕩器，用它來(lái)發(fā)出所要音頻的頻率，最后連接到揚(yáng)聲器組成基本電路。此方案雖然可行，但是揚(yáng)聲器的聲音不大，效果不是很真實(shí)，所以不采用此方案。圖-仿真電路圖（一）該種方案的頻率計(jì)算公式是：f=1/0.639(R1+Rx)*C1+(R2+Rx)*C2.方案二：用RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)作主震蕩電路和LM380芯片作功放完成，通過(guò)RC回路中不同的電阻值可得到想要的頻率。圖仿真電路圖（2）方案的分析與論證通過(guò)方案1與方案2的multi

4、sim仿真結(jié)果證明，用方案2的方法制作電子琴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且成本低廉，符合C調(diào)基準(zhǔn)音標(biāo)準(zhǔn)。此外，RC串并聯(lián)振蕩器調(diào)節(jié)方便，調(diào)節(jié)范圍也較寬。綜上所述，選擇方案二更佳。方案二參數(shù)計(jì)算：取R9=200，C=C1=C2=0.33uf，R12/R11是放大一定的倍數(shù)，只要選取合理即可，我選取R12=5.5k，R11=3.5k根據(jù)RC串并聯(lián)的頻率計(jì)算公式 f=12CR9Rx算得各音調(diào)對(duì)應(yīng)的阻值為：元件/RxR8R7R6R5R4R3R2R1阻值/k12.810.88.87.66.55.34.253.8頻率/HZ261.6293.6329.6349.6392.0440.0493.9523.0主震蕩回路：圖音頻功

5、放回路：圖音頻功放外部管腳接線圖注：功放芯片選擇LM380，也可選擇LM386的一些常用音頻功放芯片，但在連接時(shí)應(yīng)注意其管腳的接法。multisim仿真時(shí)揚(yáng)聲器用蜂鳴器代替。喇叭音頻功放運(yùn)算放大RC選頻網(wǎng)絡(luò)原理框圖一 二三四說(shuō)明一：選出所需的頻率二：構(gòu)成一般負(fù)反饋回路，放大一定的倍數(shù)三：放大音頻信號(hào)四：驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音元器件選擇該設(shè)計(jì)用到兩塊主要的芯片，一個(gè)是運(yùn)放741，另一個(gè)是音頻功放LM380，選擇8管腳的，揚(yáng)聲器選擇2W，8的，其耐壓值為4V，電位器適中即可，用于調(diào)節(jié)音量的大小。其他的電阻和電容按照規(guī)格即可。仿真圖“1”音調(diào)“2”音調(diào)“3”音調(diào)“4”音調(diào)“5音調(diào)”“6”音調(diào)“7音調(diào)”“

6、0”音調(diào)由仿真圖知，音調(diào)越高，波形越密，周期越短，正好符合E調(diào)八音階規(guī)律。電路的焊接調(diào)試電路圖仿真沒(méi)問(wèn)題，花了兩天的時(shí)間按照電路圖焊接板子及調(diào)試完成，在調(diào)試過(guò)程中，遇到以下幾個(gè)問(wèn)題：1> 接上電源，電路無(wú)響應(yīng)，喇叭不發(fā)出聲音；解決措施：認(rèn)真檢查電路，發(fā)現(xiàn)運(yùn)放741的同相和反相輸入端接反了；2> 進(jìn)一步改進(jìn)之后，接上正負(fù)12V電源，電路工作，但是芯片和喇叭異常的發(fā)燙，聲音很大；解決措施：進(jìn)一步調(diào)試發(fā)現(xiàn)是由于電壓過(guò)大導(dǎo)致的，將電壓從原來(lái)的12V換為5V，工作正常；3> 最后的問(wèn)題是發(fā)出的聲音不清晰，噪聲較大解決措施：在輸出端接上一個(gè)濾波電容，一切就OK了。收獲與體會(huì)在這次模擬電路

7、課程設(shè)計(jì)中，從拿到題目到請(qǐng)教詢問(wèn)指導(dǎo)老師，網(wǎng)上，圖書(shū)館查閱資料，漸漸熟悉掌握了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴的原理并確定總設(shè)計(jì)電路圖。通過(guò)對(duì)電路圖進(jìn)行multisim仿真，讓我也僅一步的熟悉這款軟件的應(yīng)用功能，掌握了741和lm380的工作原理和外部接線圖及管腳功能。由于本設(shè)計(jì)是基于RC文氏震蕩的工作原理，通過(guò)計(jì)算頻率值，對(duì)老師以前講的理論知識(shí)有了更深的領(lǐng)悟，如醍醐灌頂一般，突然明白了很多的知識(shí)點(diǎn)，能很好地將理論與實(shí)際相結(jié)合。最重要的一點(diǎn)當(dāng)然是實(shí)際動(dòng)手操作能力的提升，通過(guò)自己動(dòng)手焊接電路板，習(xí)得焊接過(guò)程中的一些小技巧，比如如何走錫連線才不會(huì)出現(xiàn)虛焊，如何安排跳線，布局等，這是十分有意思的。當(dāng)然，這次課設(shè)還存在一些小問(wèn)題，比如電源只能用實(shí)驗(yàn)電源，沒(méi)設(shè)計(jì)引出移動(dòng)電源接口，希望后期能進(jìn)一步