简易电子琴课程设计报告

摘要

电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器，它在音奏中已成为不可缺少的一部分。本文主要介绍运用555定时器制作简易电子琴的设计方法。该方法利用555定时器构成多谐振荡器，通过按键控制不同的RC组合应用多谐振荡器产生不同频率八个基本音阶的脉冲信号波，然后连到扬声器上，即可发出八音阶的音乐。在该设计中，利用了555定时器构成的多谐振荡器产生各音阶不同频率的脉冲，不仅仅使其频率调节更加方便，而且发出的声音稳定、饱满。

关键词：简易电子琴，555定时器，多谐振荡器，八个基本音阶

目录

前言 (1)

第一章设计内容及要求 (2)

1.1 设计的基本原理 (2)

1.2 设计要求 (2)

第二章系统组成及工作原理 (3)

2.1 系统组成 (3)

2.1.1 按键模块 (3)

2.1.2音调发生模块 (3)

2.1.3音响模块 (4)

2.2 工作原理 (4)

2.2.1 NE555多谐振荡器 (5)

2.2.2 LM386集成功率放大器 (7)

第三章方案比较 (8)

3.1 方案一 (8)

3.2 方案二 (9)

3.3方案三 (10)

3.4方案分析与比较 (11)

第四章参数计算、器件选择 (12)

4.1 参数计算 (12)

4.2 器件选择 (12)

第五章系统调试及测试结果分析 (14)

5.1 系统调试 (18)

5.2 硬件调试 (19)

5.3 测试结果与分析 (19)

5.4 误差分析 (19)

实验小结及心得体会 (20)

结论 (21)

参考文献 (22)

附录一 (23)

附录二 (24)

前言

随着当代科学设计的发展，电子产品在人们的日常生活中占据着越来越多重要的地位。电子琴作为其中的一个典型代表，引领着许多孩子进入音乐的殿堂。因此，我们选择了简易电子琴这个题目来制作，因为它不仅能过提高实际动手能力，还与实际生活有着紧密的联系。

模拟电子技术基本教程是一门实践性很强的课程，而此次课程设计依据的理论基础是模拟电子技术基本教程，其主要目的是通过本课程的培养，启发学生的创造性思维，进一步探究书本知识。本课程设计是设计出一个电子产品，先焊接好，再进行检验。

在电子课程设计的过程中，系统的概念十分重要，熟悉从系统的层次分析问题、解决问题的方式。基本方法除了实验课中要求掌握的功能测试、故障排除等各种一般方法以外、要特别注重使用“电路拼装”的方法。课程设计的一般步骤如下：（1）、选择一个课题；（2）、查阅有关资料；（3）、进行可行论证；（4）、通过设计方案的比较，定出最优的设计方案；（5）、分解为多个模块；（6）、分别设计各个功能模块电路，并完成调试；（7）、组装成完整的数字系统；(8)、编写设计、安装、调试报告。

第一章设计原理及要求

1.1 设计的原理

555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。

由555定时器电路组成的多谐振荡器，它的振荡频率可以通过改变振荡电路中的RC原件的数值进行改变。根据这一原理，通过设定一些不同的RC数值并通过控制电路，按照一定的速度依次将不同的RC组件接入振荡电路，就可以使振荡电路按照设定的要求，有节奏的发射已设定的音频信号与音乐。

下图为电子琴总框图：

图1.1简易电子琴总框图

1.2设计要求

1）产生e 调8个音阶的振荡频率，它分别由1、2、3、4、5、6、7、0号数字键控制。其频率分别为：1：261.6HZ、2：293.6HZ、3：329.6HZ、4：349.2HZ、5：392.0HZ、6：440.0HZ、7：493.9HZ、0：523HZ。

2）利用集成功放放大该信号，驱动扬声器。

3）设计一声调调节电路，改变滑动变阻器，生成不同的频率声音

第二章系统组成及工作原理

2.1 系统组成

2.1.1按键模块

在电路板上安装八个按键开关，分别接入对应的电路中来控制输出频率。如图2.1.1所示。

图2.1.1

图2.1.1示电路实现频率的控制，采用一个单刀单掷开关来代替按键开关，从左到右依次闭合开关，即可以获得所需的频率。

2.1.2 音调发声模块

图2.1.2

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。

2.1.3音响模块

由一个LM386芯片和一个喇叭组成音响，LM386将系统产生的信号放大，经过喇叭发出声音。模块设计图如图2.1.3所示

图2.1.3 音响模块

2.2 工作原理

音乐产生原理及硬件设计由于一首音乐是由许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，例如本次实验所需频率如下：1：261.6HZ、2：293.6HZ、3：329.6HZ、4：349.2HZ、5：392.0HZ、6：440.0HZ、7：493.9HZ、0：523HZ。由此，我们就可以利用不同的频率的组合，奏出不同的音调，即可构成我们所想要的音乐了。工作原理图如图2.2所示

图2.2简易电子琴的工作原理图

2.2.1 NE555多谐振荡器：

NE555的内部结构可等效成23个晶体三极管、17个电阻、两个二极管，组成了比较器、RS触发器、等多组单元电路。特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器，为上、下比较器提供基准电压。

NE555属于CMOS工艺制造。

NE555引脚介绍如图2.2.1.1：

图2.2.1.1NE555管脚图

1地 GND；

2 触发端；

3 OUT输出端；

4 复位 R接低电平时及电路不工作，不用时应接高电平；

5 CO或VC为控制电压端。若此端外接电压，则可以改变内部两个比较器的、基准电压，当改端不用时，应将该端传入串入一只电容接地，以防引入干扰；

6 触发端；

7 D放电端。该端与放电管集电极相连，用作定时器式电容的放电；

8 VCC（或VDD）外接电源VCC，双极性是基电路VCC的范围是4.5—16V,一般5V。