简易电子琴(NE555,LM386)

课程设计说明书

课程设计名称：模拟电路课程设计课程设计题目：简易电子琴

模拟电路课程设计任务书

题目简易电子琴

内容及要求

①产生e调8个音阶的振荡频率，分别由1、2、3、4、5、6、7、0号数字键控制；

②其频率分别为：1：261.6、2：293.6、3：329.6、4：349.2、5：392.0、6：440.0、7：439.9、0：523；

③利用集成功放放大该信号，驱动扬声器；

④设计一声调调节电路，改变生成声音的频率。

进度安排

第7周：查阅资料，学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真；

第8周：领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计；

第9周：检查设计结果、撰写课设报告。

音乐在人类社会扮演着重要的角色，传统的乐器学习难度大且价格高昂，而一些简易的电子乐器价格相对便宜，能满足一般爱好者需求。故研制电子乐器具有一定社会意义。

本次课程设计中，采用NE555和LM386功率放大器来完成设计要求。利用555定时器构成多谐振荡器，通过8个按键控制不同的RC组合使其产生不同频率八个基本音阶的脉冲信号波，通过LM386功率放大器驱动扬声器，即可发出八个音阶的音乐。

关键词：简易电子琴、NE555、LM386、8个音阶

第一章系统组成 (1)

1.1系统框图 (1)

1.2系统介绍 (1)

第二章各模块设计 (2)

2.1按键开关模块 (2)

2.2振荡器模块 (2)

2.3扬声器模块 (3)

第三章仿真图及分析 (4)

3.1仿真波形图 (4)

3.2仿真结果分析 (7)

第四章设计结果分析 (8)

第五章实验小结 (9)

参考文献 (10)

附录A 元件清单 (11)

附录B 焊接实物图 (12)

第一章 系统组成

1.1系统框图

图1.1系统框图

采用555集成定时器组成简易电子琴，整个电路由振荡器、LM386功放器、扬声器和按键开关等部分组成。主振荡器是由555定时器，八个按键开关，外接电容C1、C2，外接电阻R8以及R1-R7（用8个可调电阻调成所需电阻元件）等元件组成。

1.2系统介绍

直流信号经振荡器模块后转变成频率不同的矩形波信号，通过一个4.7uF 耦合电容滤除直流分量后，再接LM386放大驱动扬声器发声。按原理图接线后分

别按下不同按键即可令喇叭发出不同频率的声音，从而模拟出电子琴的工作。

第二章 各模块设计

2.1按键开关模块

图2.1 按键开关模块

按键开关模块兼顾电源开关和改变振荡器RC 组合中的电阻的作用。即按下不同的开关都将接通电源，同时接入不同的电阻阻值使振荡器模块产生频率不同的信号。

2.2 振荡器模块设计

由555定时器组成的多谐振荡器及其工作波形如图2.1.1所示，其中R 1、R 2和电容C 为外接元件。

图2.2 555工作图

其实质是将输入的直流信号转换成矩形波信号输出。

充电时间 11212()ln 20.7()T R R C R R C =+≈+

放电时间 222ln 20.7T R C R C =≈

矩形波的振荡周期T =1T +2T ≈0.7(R1+2R2)C

因此改变1R 、2R 和电容C 的值，便可改变矩形波的周期和频率。

图2.3 振荡器模块

图2.1.2所示是整个电路设计的关键， 由一个555芯片和几个电容以及电阻组成多谐振荡器，经过可调电阻输出设计所需对应的频率。

2.2.1电阻参数计算

矩形波的振荡周期T =1T +2T ≈0.7(R1+2R2)C

式中R2为对应总图中R9(50 KΩ)，R1对应总图中R1~R7 ,C 为20nF

计算得到可调电阻的阻值分别为：148.22K 、121.16K 、97.01K 、85.95K 、65.65K 、47.57K 、31.47K 、24.15K

2.3扬声器模块设计

由一个LM386芯片和一个喇叭组成该模块，LM386将振荡器模块产生的矩形波信号放大后驱动喇叭发出声音。

LM386是一种低电压通用型音频集成功率放大器，广泛应用于收音机、对讲机和信号发生器中LM386有两个信号输入端，②脚为反相输入端，③脚为同相输入端；每个输入端的输入阻抗均为50 k Ω，而且输入端对地的直流电位接近于零，即使输入端对地短路，输出端直流电平也不会产生大的偏离LM386主要性能指标。

LM386的电源电压范围为5~18v 。当电源电压为6V 时，静态工作电流为4mA 。当Vcc=16V ，RL=32Ω时输出功率为1W 。①、⑧脚开路时带宽300kHZ ，总谐波失真为0.2%,输入阻抗为50K Ω。

模块设计如下图2.2所示：

图2.4 扬声器模块

第三章仿真图及分析

3.1仿真波形图

本实验用Multisim对555部分进行仿真如下图3.1所示：

图3.1 仿真原理图

未闭合开关时，输出为直流信号,如下图3.2所示：

图3.2 未闭合开关波形图

依次闭合开关J1~J7和J0后，示波器显示的波形如下各图所示：

图3.3 闭合开关J1波形图

图3.4 闭合开关J2波形图

图3.5 闭合开关J3波形图

图3.6 闭合开关J4波形图图3.7 闭合开关J5波形图

图3.8 闭合开关J6波形图

图3.9 闭合开关J7波形图

图3.10 闭合开关J0波形图

3.2仿真结果分析

从以上各开关闭合的波形图可以看出，从开关1~7和0，波形依次变窄。对比JI和J0的波形，可以看出其变化非常明显。说明在电路中，各接入电阻对应的频率在依次变大，对应扬声器所发出的音调也就越高。