簡易電子琴電子工藝課程設(shè)計報告

1、石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院信息工程學(xué)院 電子信息工程與通信工程專業(yè) 電子技術(shù)課程設(shè)計報告 題目： 簡易電子琴設(shè)計 姓 名 學(xué) 號 班 級 指導(dǎo)教師 2011年 6 月 27 日 要求： 1指導(dǎo)教師按照課程設(shè)計大綱要求完成學(xué)生課程設(shè)計指導(dǎo)工作。 2課程設(shè)計任務(wù)書由指導(dǎo)教師照大綱要求填寫，內(nèi)容要全面。 3課程設(shè)計報告由參加本學(xué)生填寫。課程設(shè)計結(jié)束時交指導(dǎo)教師。（打印稿一份，電子稿一份 ） 4指導(dǎo)教師要根據(jù)每一位學(xué)生課程設(shè)計任務(wù)完成情況，認(rèn)真審核設(shè)計報告，并 在課程設(shè)計結(jié)束時，給出客觀、準(zhǔn)確的評語和成績。5課程設(shè)計任務(wù)書和報告要語言流暢，圖表正確規(guī)范。 6本表要用鋼筆、圓柱筆填寫或打印，字跡工整。 （請把此頁打

2、印在封面的背面，打印時請刪除此 句話） 課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計報告一、設(shè)計原理與技術(shù)方法： 包括：電路工作原理分析與原理圖、元器件選擇與參數(shù)計算、電路調(diào)試方法與結(jié) 果說明； 軟件設(shè)計說明書與流程圖、軟件源程序代碼、軟件調(diào)試方法與運(yùn)行結(jié)果說明。1.1 原理分析，畫原理框圖：圖一簡易電子琴原理框圖如圖一所示，它包括：1、輸入琴鍵開關(guān)；2、滑動變阻來調(diào)節(jié)輸出頻率，從而來調(diào)節(jié)電子琴的音調(diào)；3、555振蕩器，通過 555 來組成多諧振蕩器，從而來發(fā)出相應(yīng)頻率的脈沖波形；4、通過功率放大芯片來將 555 發(fā)出的低功率波形進(jìn)行功率放大；5、將放大的脈沖波形輸入揚(yáng)聲器，通過揚(yáng)聲器紙盆隨著脈沖波形的震動而發(fā)出

3、相應(yīng)的頻率的聲音。其中第三部分是系統(tǒng)最主要的部分，本系統(tǒng)主要就是通過 555 來組成多諧振蕩器 來發(fā)出相應(yīng)頻率的脈沖波形，因?yàn)橹挥姓鹗幍男盘柌拍苁箵P(yáng)聲器發(fā)出聲音。1.2 元器件選擇與參數(shù)計算 電子琴所需元件直流穩(wěn)壓電源所需元件由 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖 2（a）所示， R1，R2和 C是外接定時元件， 電路中將高電平觸發(fā)端（ 6腳） 和低電平觸發(fā)端（ 2腳）并接后接到 R2和C的 連接處，將放電端（ 7 腳）接到 R1，R2 的連接處。圖 2 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路及工作波形由于接通電源瞬間，電容 C 來不及充電，電容器兩端電壓 uc為低電平，小于 （1/3）Vcc，故高

4、電平觸發(fā) 端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出 uo 為高電平， 放電管 VT 截止。這時，電源經(jīng) R1，R2對電容 C 充電，使 電壓 uc按指數(shù)規(guī)律上 升，當(dāng) uc上升到（ 2/3）Vcc時，輸出 uo為低電平，放電管 VT 導(dǎo)通，把 uc從 （1/3）Vcc 上升到（ 2/3）Vcc 這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時 間 TPH 的長短與電容的充電時間有關(guān) 。充電時間常數(shù) T 充 =（ R1 R2） C。 由于放電管 VT 導(dǎo)通，電容 C 通過電阻 R2 和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài) . 其維持時間 TPL的長短與電 容的放電時間有關(guān)，放電時間常數(shù) T 放 R2C0隨著 C的

5、放電， uc下降，當(dāng) uc下降到（ 1/3）Vcc時，輸出 uo。 為高電平，放電管 VT 截止， Vcc再次對電容 c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電 源后，電 路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振 后，uc電壓總是在（ 1/32/3）Vcc 之間變化。圖 2（b）所示為工作波形。555定時器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號和管腳排列分別如下： 【邏輯符號】內(nèi)部原理圖】555定時器內(nèi)含一個由三個阻值相同的電阻 R組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生 （1/3）VCC 和 （2/3）VCC 兩個基準(zhǔn)電壓；兩個電壓比較器 C1、C2；一個由與非門 G1、 G2組成 的基本 RS 觸

6、發(fā)器（低電平觸發(fā)）；放電三極管 T 和輸出反相緩沖器 G3。Rd, 基本 RS觸發(fā)器高端為 1（高電平），經(jīng)反相緩沖器后，輸出為 0（低電 平）。邏輯功能】本系統(tǒng)主要是通過改變圖 2(a)中的 R2 來改變輸出波形的頻率此為音階的實(shí)際頻率，通過公式 f=1/0.69(R1+2R2)C 來進(jìn)行計算，如果進(jìn)行電阻 串聯(lián)并選擇電容為 0.1 uF，只需每個音相對應(yīng)滑動變阻器最高音在 13K 左右，其 他音在 2K 左右既能滿足。然后再在 555輸出端連接一個 4.7 uF的電容來進(jìn)行高 通濾波，隔絕掉低頻和直流部分，消除噪音干擾。然后再通過 LM386 來進(jìn)行功 率放大。圖 3(a) 圖 3(b)圖

7、 3 為 LM386 的引腳圖和最簡功率放大的接法，其中的運(yùn)算放大器開環(huán)，工作 在非線性區(qū)，當(dāng) 3輸入低電平時， 55 輸出低電平，當(dāng)三位高電平時， 5輸出最高 的電壓。從而將 3 輸入的脈沖波進(jìn)行功率放大，增大聲音。1.3電路調(diào)試方法與結(jié)果說明 本系統(tǒng)主要是通過萬用表來進(jìn)行調(diào)試，來探測各點(diǎn)高低電平，然后對照電路圖， 檢查接線焊接是否正確。并且在正式焊接前，每人都花費(fèi)專門時間練習(xí)焊接。 由于有較好的焊接基礎(chǔ)，且電路圖事先在理論上驗(yàn)證確認(rèn)無誤，所以焊接一路都 很順利。只是在完工后，電路板未能非常完好的工作，經(jīng)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)是有一個焊 點(diǎn)有問題，重新焊牢固后問題解決。但是揚(yáng)聲器老是有雜音，經(jīng)檢查是55

8、5 振蕩器發(fā)生了自激震蕩，在 VCC 與地之間加接一個 220 uF 的電容去耦后，問題解 決。二、課程設(shè)計工作記錄： 包括：設(shè)計步驟與時間安排、調(diào)試步驟與時間安排、課題完成結(jié)果說明 2.1設(shè)計步驟與時間安排( 6月20日至 6月22日)2.1.1 振蕩電路該電路主要是通過 555 組成多諧振蕩器來發(fā)出相應(yīng)頻率的脈沖波形，和脈沖頻率 有關(guān)的參數(shù)是圖 2 中 R1、R2和 C，本電路中通過改變 R2阻值來改變脈沖波的頻 率，從而來改變音調(diào)， R2即為電路中的滑動變阻器 R1到 R8。振蕩電路如圖 4大。如圖 52.1.2 功率放大電路 圖 4 功率放大部分主要是通過開環(huán)工作的運(yùn)算放大器，由于 此

9、時運(yùn)算放大器工作在非線性區(qū)，輸出端會隨著輸入端的高低而輸出最大電壓與 最小電壓，從而將輸入端信號的功率放圖 5穩(wěn)壓電源的工作原理。 濾波電路 直流穩(wěn)壓電源 圖 6 總電路 蕩，所以 電路在 VCC 與地之間接上了一個電容來進(jìn)行去耦，如總電路圖 6 中的 C6。 電路 中沒有特意的濾波電路，但是在 555和 386的輸出端分別接上了電容來進(jìn)行隔直 和濾掉低頻噪聲如總電路圖 6 中的 C3和 C5；并且為了防止 555的多諧振蕩器發(fā) 生自激震然后通過三端穩(wěn)壓器 7806穩(wěn)壓后， 12v近似直線的信號就變?yōu)?6V 直流 信號。此即為直流此時的波形是周期全波余弦信號，然后通過電容濾波再次整 流，此時的

10、波形近似為直線， 直流穩(wěn)壓電源先是通過變壓器將 220v 的電壓變成 12v 的電壓，然后經(jīng)過整流橋整流，2.2 調(diào)試步驟與時間安排（ 6月 23日至 6月 24日） 電路完工后，電路板未能非常完好的工作，揚(yáng)聲器沒有聲音，經(jīng)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)是有 一個焊點(diǎn)有問題，重新焊牢固后問題解決。但是揚(yáng)聲器老是有雜音，經(jīng)檢查是 555振蕩器發(fā)生了自激震蕩，在 VCC 與地之間加接一個 220 uF的電容去耦后， 問題解決。2.3課題完成結(jié)果說明 基本要求與擴(kuò)張功能均達(dá)到要求，電子琴音調(diào)符合實(shí)際，旋律優(yōu)美，各放大電路 與穩(wěn)壓電源工作正常穩(wěn)定，電路板已成功驗(yàn)收。三 、心得體會：一個星期的實(shí)訓(xùn)很快結(jié)束了。通過對簡易電子琴的設(shè)計，我認(rèn)識到了 “理論聯(lián)系 實(shí)際”的這句話的重要性與真實(shí)性。在此次的課程設(shè)中計，我不僅鞏固了以前學(xué) 習(xí)過的知識，還增長了一些書本以外的知識，比如說制作萬用板的過程，及焊接 的方法，如何能焊接的光滑，美觀，布線能夠清爽一目了然，這些光看書本是永 遠(yuǎn)也學(xué)不到的。最重要的是在實(shí)踐中理解了書本上的知識，明白了學(xué)以致用的真 諦，也明白課程設(shè)計的意義所在，它教會我們?nèi)绾芜\(yùn)用所學(xué)的知識去解決實(shí)際的 問題，提高我們的分析能力、動手能力及處理問題的能力，還增強(qiáng)了我