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《电子技术》
课程设计报告
专业电气工程及其自动化
班级电气1301
组员陈国安王宇杨家鑫白梅芳陈恋娇指导老师路勇张义伟
二0一五年十二月二十五日
目录
一、课程设计任务书
二、设计框图及电路系统概述
三、各单元电路的设计方案及原理说明
四、调试过程及结果分析
五、设计、安装及调试中的体会
六、参考文献
课程设计任务书
一、设计题目：电子琴
二、课程设计要求：
1.设计并制作出实物
2.14周开始至16周结束
3.以小组为单位（3-5人一组），自由组合
4. 16周课程设计答辩（交作品与设计报告）
5.可自选或自命题（特殊情况可与我商量）
6.注重结果同时更注重过程
三、设计报告内容
1、写出设计方案（包括方案对比，方案确定），给出完整的电路原理图和设计程序流程图。
2、对所设计方案的实现进行全面分析。
3、进行电路仿真。
4、安装调试过程，出现的各种现象，总结经验和体会。
5、进一步完善的设想。
设计框图及电路系统概述
玩具电子琴的电路原理图
布线原则：
1、先布集成电路和晶体管的位置
2、其它器件按着距离核心器件的远近、连线方便。
3、如有发热器件要远离集成电路和晶体管
4、合理布置地线
5、电磁干扰（干扰源远离放大器）
6、检修方便
各单元电路的设计方案及原理说明
一.设计方案
1、实验基本要求及设计指标：
（1）玩具电子琴设有八个音阶1、2、3、4、5、6、7、1，每按一下琴键，扬声器发出一个音符的声音。
（2）电子琴键采用普通按钮，并能用数码显示所按琴键。
2、基本原理
（1）当物体振动时，能够发出声音。振动的频率不同，声音的音调就不同。
（2）在电子琴里，虽然没有振动的弦、簧、管等物体，却有许多特殊的电装置，每个电装置一工作，就会使喇叭发出一定频率的声音。当按动某个琴键时，就会使与它对应的电装置工作，从而使喇叭发出某种音调的声音。
调试过程及结果分析仿真电路
设计、安装及调试中的体会
通过此次模拟电子技术基础课程设计，我们熟悉了简易电子琴的制作方法和设计原理。一周时间，在我组成员相互讨论、相互学习，与老师交流、请教之间，很快就结束了。一周的时间虽然短暂，但在这一星期的课程设计中收获很多。在此次设计中，我认为其核心就是将我们已经学过的各种电路运用到实际当中，将其功能通过特定的器件展示出来。
这是对我们所学的课本知识的测验，也是对是否能快速吸收新的知识的一种考验，在自己亲自操作的时候，才能体验到它具有的挑战性。在设计的时候，总会遇到一些让人很难理解的问题。给我印象最深的是，经过老师的指导，要想得到七个音阶的频率信号，必须先做好只有一个音阶频率时的电路。回去以后，按照教材上的电路图画好以后，以为仿真肯定能通过，但是事实不是，根本不能起振。后来请教老师以后，才能达到我们想要的结果。所以，在以后的学习和其它课程设计的时候，我们一定要细心的检查并发现、解决问题。这次经历也为以后成为工程设计师之路打下了基础。
仿真完成后，开始进行对元器件的焊接，这种操作上的技术就得从头做起，从开始的生疏到后来轻车熟路。连接完成后要反复的实验，如果那里连接出了问题就要重新连，注意电路板上的焊锡不要短路，注意导线交叉时不要搭上短路。在一次又一次的反复中，我们的独立
思考、解决问题的能力有了进步。以前不懂的、或是似懂非懂的知识与常识变得清晰明了，并能运用到实践中，大大提升了自己的动手能力。
在设计与仿真的过程中，对某些元件的功能及特点有了很好的了解，这对以后的学习或是工作都是很有帮助的。让我明白了实际接线图与理论电路图之间的差异。为了很好的体现仿真结果，选择什么样的器件测量也是一个很重要的问题。
总之，对电子琴的成功设计，是大家相互学习，并向老师请教指导的结果。在思考的同时，必须把实践相结合。不仅能提高动手能力，还能培养团队合作精神。当我们成功的时候，大家一起微笑，那也是一种美好的体验。
参考文献
【1】《电子技术基础（模拟部分）》华中科技大学电子技术课程组康华光陈大钦张林编高等教育出版社
【2】《高等学校教材模拟电子技术实验教程》梁秀梅于平义陈翠琴胡建许行珺编西北工业大学出版社
【3】《电子技术试验与课程设计》 2版毕满清编北京机械工业出版社，2001 =
实验一数字信号发生器和电子琴制作 一、实验目的 1.熟悉matlab的软件环境，掌握信号处理的方法，能在matlab的环境下完成对 信号的基本处理； 2.学会使用matlab的GUI控件编辑图形用户界面； 3.了解matlab中一些常用函数的使用及常用运算符，并能使用函数完成基本的 信号处理； 二、实验仪器 计算机一台，matlab R2009b软件。 三、实验原理 1．数字信号发生器 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和Simulink两大部分。 已知的常用正弦波、方波及三角波，可以通过matlab自带的函数实现，通过改变函数的幅值、相位和频率可以得到不同的信号。 正弦信号：y=A*sin（2*pi*f*t）； 方波信号：y=A*square(2*f*pi*x+c)； 三角波信号：y=A*sawtooth(2*pi*f*x+c)； 2. 电子琴 电子琴的每个音阶均对应一个特定频率的信号，通过调用数字信号发生器产生一系列指定的频率的声音，从而达到虚拟的电子琴的功能。界面中包含1、2、…、7共 7 个琴键，鼠标按下时即发声，松开时发声停止。同时能够产生正弦波、方波、三角波等常见的波形的数字信号，然后将数字信号写入声卡的缓冲区，最后由声卡播放出相应的声音。 已知音乐的七个音阶的主频率分别是131Hz、147Hz、165Hz、175Hz、196Hz、220Hz和247Hz，分别构造正弦波、方波和三角波，可以组成简单的电子琴。
四、实验内容 1.数字信号发生器的制作 （1）搭建GUI界面 图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI，又称图形用户接口）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。 Matlab环境下的图形用户界面（GUI）是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。MATLAB的用户，在指令窗中运行demo 打开那图形界面后，只要用鼠标进行选择和点击，就可产生丰富的内容。 利用GUI控件中自带的按钮，根据需要组成如下图1所示的数字信号发生器的Gui界面。 图1 数字信号发生器的GUI界面
简易电子琴的设计和实现 ----结题报告 学号：110342241 姓名：章译文 一．设计要求 1.能发出1234567基本音。 2.能自动播放《偶像万万岁》和《梁祝》。 3.能在数码管上显示弹奏时的音名。 二．设计原理分析 1.音阶的获得 系统要求要求用7个按键控制发声，我们用7个键盘来控制产生低音（或中音）段的7个音阶频率。所有的音名频率都是通过一个基准频率经过分频得到的。但部分分频过大的音频直接输出给扬声器，频率信号脉冲的占空比会非常窄，不能驱动扬声器工作。于是，我们设计了一个“带有预置数的计数器”来简化整个设计过程。将原频率分频成期望值的2倍频率信号。再通过二分频，驱动扬声器工作。
简易电子琴控制流程图 2.MUSICAL_NOTE内部电路 MUSICAL_NOTE内部电路 使用MUSICAL_NOTE电路，实现初值可变的计数器，并对音阶实
现二分频，使电子琴实现正常发音。 按键播放部分电路3.自动播放功能的实现 自动播放部分电路
Hebing.mif文件（偶像万万岁&梁祝） 歌曲长度为352位，利用三个74261设计0~352的计数器，自动寻址，将音频导入lpm_rom，与MUSICAL_NOTE相互作用，实现自动播放。
按键除颤电路原理图 作为机械开关的键盘，在按键操作时，机械触点的弹性及电压跳动等原因，再触点闭合或者开启的瞬间会出现电压的抖动，如果不进行处理就会造成误操作。按键去抖动的关键在于提取稳定的低电平状态，滤去前沿后沿的抖动毛刺。 4.在数码管上显示弹奏时的音名 显示部分电路图
Display内部电路 电路中的74161是16进制的计数器，它的低三位接到3—8译码器模块74138的地址输入端，这样就可以实现74138的8个输出端轮流输出低电平，恰好用来控制“位码”DIG7~DIG0。LPM_MUX是QuartusⅡ中的宏模块，用来实现多位的“多选一”，它的数据位数可以以及数据的数量可以任意设定。 电路中使用了与非门，实现发音与现实同时实现，在此要注意的是，因为使用了与非门，静态字符现实数码管管脚的设定值应该与原 值相反。
电磁场与电磁波实验报告 题目：校园无线信号场强特性的研究 姓名班级学号序号
目录 一、实验目的 (2) 二、实验内容 (2) 三、实验原理 (5) 四、实验步骤 (5) 1、实验对象选取 (5) 2、数据采集 (5) 五、实验数据 (2) 1、原始数据录入 (7) 2、数据处理流程 (7) 六、实验结果与分析 (8) 1、主楼周边电磁场信号强度分析 8 2、主楼室内不同楼层楼道信号强度分析 11 七、问题分析与解决 (15) 1、Matlab 仿真问题研究与解决 (23) 2、场强分布的研究 (23)
3、模型拟合........................................................ . (24) 八、分工安排及心得体会 (25) 附录I：原始数据 (26) 附录II：源代码 (30) 一．实验目的 1.掌握在室内环境下场强的正确测试方法，理解建筑物穿透损耗 的概念； 2.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 3.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 4.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法。二．实验内容 利用DS1131场强仪和拉杆天线，实地测量信号场强。
1.研究具体现实环境下阴影衰落分布规律，以及具体的分布参数 如何； 2.研究在校园内电波传播规律与现有模型的吻合程度，测试值与 模型预测值的预测误差如何； 3.研究建筑物穿透损耗的变化规律 三．实验原理 无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接收者，只有处在发射信号覆盖的区域内，才能保证接收机正常接收信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此，基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区大小的因素主要有：发射功率、馈线及接头损耗、天线增益、天线架设高度、路径损耗、衰落、接收机高度、人体效应、接收机灵敏度、建筑物的穿透损耗、同播、同频干扰。 【阴影衰落】 阴影衰落是电磁波在空间传播时受到地形起伏、高达建筑物群的阻挡，在这些障碍物后面会产生电磁场的阴影，造成场强中值的变化，从而引起信号衰减。阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的，又称为慢衰落，其特点是衰落与无线电传播地形和地物的分布、高度有关。在无线信道里，造成慢衰落的最主要原因是建筑物或其他物体对电波的遮挡。在测量过程中，不同测量位置遇到的建筑物遮挡情况不同，
北邮,单片机,实验报告,电子琴 北邮单片机实验报告简易电子琴 2014年小学期单片机设计实验报告题目：基于单片机的电子音乐发生器 班级：班内序号：实验组号：学生姓名：指导教师： 基于单片机的电子音乐发生器 实验摘要 此次本组制作的基于PIC单片机的电子音乐发生器是具有LCD显示屏提示的音乐简单演奏、播放、存储等功能的演示作品，拥有以下4种功能： 1．按键演奏：即“电子琴”功能，可以用键盘上的“1”到“A”键演奏从低音sol到高音do等11个音； 2．点歌功能：即按动“B”“C”键分别演奏两首乐曲（可以表现准确的音高和音长）。3.存储音乐功能：即按右下角“F存储”键，然后按键演奏并存储，随后按“E”键结束,之后按“D键”就可以播放存储的乐曲了； 4.液晶显示功能：即在开始时显示“hello!”,在点播时分别显示“song b”、“song c”，在存储时显示“saving”。 电子音乐发生器采用以Microchip公司的PIC16F877芯片为核心的简单控制系统，外部电路连接有喇叭、键盘、LCD液晶显示屏以及其他必要系统调节元件。软件设计中涉及PORTB\PORTC\PORTD\PORTE用作普通数字I/O脚功能。本实验用
单片机PORTB\D接收来自键盘输入的指令信息，由此确定LCD液晶屏幕显示以及喇叭播放内容，再通过PORTC\D\E输出声音或字幕信息。 关键字 单片机——microcontroller芯片——CMOS chip 音乐发生器——music generator 分频——fractional frequency 一、实验论证与比较 本设计的核心器件是单片机芯片和音频功放芯片。单片机采用以Microchip公司的PIC16F87X系列中的PIC16F877芯片为核心构建简单控制系统，它完全可以满足本设计功能的需要。此音乐发生器设计利用单片机的输入输出功能，当按下播放功能键时，单片机的输出功能使外部电路连接的喇叭和LCD液晶显示屏同时播放声音及显示文字，从而实现各种复杂音乐播放器的功能。 在嵌入式系统设计中，扬声器等是常用的输出设备，它具有使用方便、价格便宜、电路接口简单等优点，因此，在嵌入式系统中被广泛使用。同时随着单片机的发展，其功能越来越强大，技术也越来越成熟，由此生产的音乐播放器越来越受到人们的喜爱。因此，在技术性操作、社会因素和经济方面都具有良好的可行性。我在实验中负责了全部软件设计，代码的编写，电路图的设计，以及部分硬件焊接。其中，困难的部分在于，理论上认为电子音乐发生器模拟真正乐器的仿真实现方法，与现实电路实现起来有着一定的差别，在长音、乐谱存储播放上，以及存储功能的代码
摘要 随着电子技术的发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，电子技术与音乐的结合正在不断加深。因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。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。本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。 关键词：AT89C51，矩阵键盘，LED显示管，扬声器。
目录 摘要..............................................................................................................................I 目录.............................................................................................................................II 1 引言. (1) 1.1 研究背景及意义 (1) 1.2 研究现状和发展趋势 (1) 2 硬件设计 (2) 2.1 总体设计方案 (2) 2.2 电子琴组成原件的概述 (2) 3 软件设计 (4) 3.1 keil软件的任务 (4) 3.2 proteus的界面实现 (6) 4 系统调试与实验 (7) 4.1 程序调试 (7) 4.2 硬件调试 (7) 5 总结 (8) 参考文献 (9)
校园内无线信号场强 特性研究 班级： 姓名： 学号： 序号： 日期： 北京邮电大学B e i j i n g U n i v e r s i t y o f P o s t s a n d T e l e c o m m u n i c a t i o n s
一、实验目的 1．掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法 2．研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律 3．掌握在室内环境下场强的正确测试方法，理解建筑物穿透损耗的概念 4．通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系 5．研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验原理 无线通信系统有发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接收者，只有处在发射信号的覆盖区域内，才能保证接收机正常接收信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此，基站的覆盖区的大小，是无限工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率、馈线及接头损耗、天线增益、天线架设高度、路径损耗、衰落、接收机高度、人体效应、接收机灵敏度、建筑物的穿透损耗、同波、同频干扰。 无线 信道 发射接收 发射机接收机 2.1大尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。 大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接收功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内还是室外信道，平均接收信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛使用。对于任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为：
()[]()10l g (/) o o PL d dB PL d n d d =+ （n 依赖于具体的传输环境） 即平均接收功率为： 0000()[][]()10lg(/)()[]10lg(/)r t r P d dBm P dBm PL d n d d P d dBm n d d =--=- 其中，n 为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度；d0为近地参考距离；d 为 发射机与接收机（T-R ）之间的距离。公式中的横岗表示给定值d 的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数—对数时，平均路径损耗或平均接收功率可表示为斜率10ndB/10倍程的直线。n 值依赖于特定的传播环境。例如在自由空间，n 为2，当有阻挡物时，n 比2大。 决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它还与接收点的电波传播条件密切相关。为此，我们引进路径损耗中值的概念。中值是使实测数据中一半大于它而另一半小于它的一个数值（对于正态分布中值就是均值）。人们根据不同的地形地貌条件，归纳总结出各种电波传输模型。下边介绍几种常用的描述大尺度衰落的模型。 2.2 常用的电波传播模型 2.2.1自由空间模型 自由空间模型假定发射天线和接收台都处在自由空间。我们所说的自由空间一是指真空，二是指发射天线与接收台之间不存在任何可能影响电波传播的物体，电波是以直射线的方式到达移动台的。 自由空间模型计算路径损耗的公式是： ()10lg /32.420lg 20lg p t r L P P d f ==++ 其中p L 是以B d 为单位的路径损耗，d 是以公里为单位的移动台和基站之间的距离，f 是以MHz 为单位的移动工作频点或工作频段的频率。 空气的特性近似为真空，因此当发射天线和接收天线距离地面都比较高时，可以近似使用自由空间模型来估计路径损耗。 2.2.2布灵顿模型 布灵顿模型假设发射天线和移动台之间是理想平面大地，并且两者之间的距离d 远大于发射天线的高度ht 或移动台的高度hr 。 布灵顿模型的出发角度是接收信号来自于电波的直射和一次反射，也被叫做“平面大地模型”。 该模型的路径损耗公式为： 12040lg 20lg 20lg p t r L d h h =+-- 单位： d （km ） ht （m ）hr （m ）Lp （dB ）
数电大作业实验报告如图是CODE3的case语句程序，该模块是一个编码器，即将输入的8位琴键信号进行编码，输出一个4位码，最多能对应16个音符（若有16个键）。 如图所示是INX2CODE的case语句程序，该模块是一个译码器，它将来自键盘输入的编码信号译码成数控分频器SPK0输出信号的频率控制字。 另外两个模块是M_CODE和DCD7SG，它们的case语句程序如上图所示。前者的功能是将来自CODE3的键盘编码译成简谱码和对应的音调高低值H，后者是一个数码管7段显示译码器，负责将简谱码译成数码管的显示信号。 如图所示是SPK0模块的内部结构。其中的计数器CNT11B是一个LPM宏模块，这是一个11位二进制加法计数器。在设置其结构参数时，应该选择同步加载控制，即sload（Synchronous Load），这样能较好地避免来自进位信号cout中可能的毛刺影响。异步加载aload极易受到随机窄脉冲的误触发，在此类电路中不宜采用。图中D触发器和反相器的功能是将用于控制加载的进位信号延迟半个时钟周期，一来也是为了滤除可能的毛刺，以免对加载更为可靠，因为这时，时钟上升沿正好处于加载脉冲的中点。 模块CODE3,INX2CODE和SPK0的主要工作过程是这样的： 当按琴键后，产生的数据经编码器获得一个编码（例如，当按下第二个键，对应0010，即2），它对应模块INX2CODE中的一个值（2对应390H）。当这个值（如390H）被置入模块SPK0中的11位可预置计数器中后。由于计数器的进位端与预置数加载段端相连，导致此计数器将不断以此值作为计数起始值，直至全1。
以下以预置值为390H为例，来计算SPK0输出信号的频率值。 当以390H为计数器起始值后，此计数器成为一个模（7FFH-390H=46FH=1135）的计数器。即每从CLK端输入1135个脉冲，BEEP端输出一个进位脉冲。由于输入的时钟频率是1MHz （周期是1us），于是BEEP输出的信号频率是1/（1135us）=841Hz。 由下面电子琴的顶层电路可见，SPK0的输出信号经过一个由D触发器接成的T’触发器后才输出给蜂鸣器。这时信号被作了二分频，于是，预置值390H对应的与蜂鸣器发音的基频F 约等于440Hz。 B 电子琴顶层电路中T’触发器有两个功能，一个作用是作二分频器；另一个作用是作为占空比均衡电路。这是因为由SPK0模块输出信号的脉宽极窄，功率极低，无法驱动蜂鸣器，但信号通过T’脉宽就均匀了（F 的占空比为50%）。 B 如图所示是电子琴顶层设计电路，含2个输入口和3个输出口。 1.工作时钟CLK，频率：1MHz。用于在主控模块中产生与琴键对应的振荡频率，以驱动蜂 鸣器发出相应的声音。 2.琴键输入DIN[7..0].8个音符，8位中只能有一位为0，即8个琴键中每一时刻只能按 一个键。 3.输出端口SPK0用于驱动蜂鸣器。 4.输出信号LED接数码管，用于显示对应的简码谱。H显示音高低。
电子测量与电子电路实验课程设计 题目: 简易电子琴的设计和制作 姓名孙尚威学院电子工程学院 专业电子信息科学与技术 班级学号班内序号指导教师陈凌霄 2015年 4 月 目录 一、设计任务与要求 (3) 1.1 设计任务与要求 (3) 1.2 选题目的与意义 (3) 二、系统设计分析 (3) 2.1系统总体设计 (3) 2.2 系统单元电路设计 (4) 2.2.1 音频信号产生模块 (4) 2.2.2 功率放大电路 (7) 2.2.3 开关键入端（琴键） (8) 三、理论值计算 (9) 3.1 音阶频率对应表 (9) 3.2 键入电路电阻计算 (9) 四、电路设计与仿真 (10) 4.1 电路设计 (10) 4.2 Multisim仿真 (11) 五、实际电路焊接 (11) 六、系统调试 (13)
6.1 系统测试方案 (13) 6.2 运行结果分析 (14) 七、设计体会与实验总结 (15) 一、设计任务与要求 1.1 设计任务与要求 了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。设计并利用NE555集成运算电路以及外加电阻，电容在第一级产生不同频率的音乐，再利用LM386功率放大电路对音乐信号进行放大，最后通过扬声器产生21个音符。 1.2 选题目的与意义 （1）培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程问题的能力。 （2）学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟，数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力。 （3）学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力。了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。 二、系统设计分析 2.1系统总体设计 由555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元件的数值进行改变。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，按照一定的规律依次将不同值的RC组件接 入振荡电路，就可以使振荡电路按照设定的需求，有节奏的发出已设定的音频信号，再利用LM386功率放大电路对音乐信号进行放大，最后通过扬声器产生音符。 图1：系统组成框图 2.2 系统单元电路设计 2.2.1 音频信号产生模块 利用NE555集成运算电路以及外加电阻，电容在第一级产生不同频率的音乐。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，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激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。
基于单片机的简易电子琴设计课程设计
湖南文理学院 课程设计报告 课程名称：单片机课程设计 专业班级：自动化10102班17号学生姓名：肖葵 指导教师：王南兰 完成时间：2013年 6 月13 日报告成绩： 湖南文理学院制
摘要 随着社会的发展进步，音乐逐渐成为人们生活中很重要的一部分，有人曾说喜欢音乐的人不会向恶。我们都会抽空欣赏世界名曲，作为对精神的洗礼。本论文设计一个基于单片机的简易电子琴。人们对于电子琴如何实现其功能，如音色选择、声音强弱控制、节拍器、自动放音功能等等也很好奇。 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。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。 关键词：AT89S51；音色节拍器；电子琴
ABSTRACT With the development of our society, music has become an important part of life. There’s a saying goes that people who likes music cannot be an evil. During our life, we often enjoy all kinds of music in the world to baptize our spirits. This thesis has designed a simple microcontroller-based electronic key board. We are curious about the foundation of electronic keyboard, such as the choice of timber, the control of volume, the metrononme and automatic playback. The keyboard is a product of modern electronic technology combined with music, it is a new type of keyboard instruments. And it plays an important role in modern music. Single chip has a powerful control functions and flexible programming characteristics. It has converged with modern people's lives, become an irreplaceable part. The main content is AT89S51 control of the core components, Design of an electronic organ, single chip as a host to the core, with the keyboard, speakers and other core modules main control module, in the main control module has 16 keys and speakers. Stability of the system, its advantages are simple hardware circuits, software functions, control system reliability, high cost performance and have certain practical and reference value. Key words : single chip MCU keyboard speaker electronic organ
电磁场实验 校园内无线信号场强特性的研究 学院：信息与通信工程学院 班级： _______________________________ 姓名： _______________________________ 学号： _______________________________ 班内序号：
、实验目的 1、掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法； 2、研究校园内不同环境下阴影衰落的分布规律； 3、熟练使用DS1131场强仪实地测试信号场强的方法； 4、学会对大量数据进行统计分析和处理，进而得出实验结论 二、实验原理 1、三种基本电波传播机制 影响电波在空间传播的三种最基本的机制为反射、绕射、散射。当电磁波传 播遇到比其波长大得多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖利的边缘阻挡时会发生绕射。散射波产生于粗糙表面、小物体或其它不规则物体，比如树叶、街道标志和灯柱等都会引发散射。 2、阴影衰落 在无线信道里，造成慢衰落的最主要原因是建筑物或其它物体对电波的遮挡。 在测量过程中，不同位置遇到的建筑物遮挡情况不同，因此接收功率也不同，这样就会观察到衰落现象，这就叫“阴影效应”或“阴影衰落”。在阴影衰落的情况下收到的信号是各种绕射，反射，散射波的合成。所以，在距基站距离相同的地方，由于阴影效应的不同，它们收到的信号功率有可能相差很大，理论和测试表明，对任意的d值，特定位置的接受功率为随机对数正态分布。 对数正态分布描述了在传播路径上，具有相同T-R距离时，不同的随机阴影 效应。这样利用高斯分布可以方便地分析阴影的随机效应。正态分布，也叫高斯 分布，它的概率密度函数是： (??- ??)2 ???? = 2?? 应用于阴影衰落时，上式中的？表示某一次测量得到的接收功率，？?表示以dB表示的接收功率的均值或中值，（表示接收功率的标准差，单位是dB。阴影 衰落的标准差同地形，建筑物类型，建筑物密度等有关，在市区的150MHz频段其典型值是5dB
[设计题目] [设计要求] 数电设计实验报告八音电子琴 1.能发出1.2.3.4.5.6.7.i八个音 2.用按键作为键盘 3.C调至B调对应频率如下表 音调 C(高音) B A G F E D C 频率(Hz) 261.63x2 493.88 440.00 392.00 349.23 329.63 293.66 261.63 [实验电路设计] 1.设计过程 构思< 1>制作分频器 利用三片十进制计数器74LS160连接成适用的分频器. 假设分频器的时钟信号选取为187.5KHz.然后通过计算,用时钟信号频率除以各发音频率,得到的分频比如下表: 分频比 358 380 426 478 536 频率(Hz) 高C:261.63x2 B:493.88 A:440.00 G:392.00 F:349.23 569 638 717 E:329.63 D:293.66 C:261.63 用T触发器驱动扬声器,因此最终确定选择的时钟信号为375KHz. 设计图如下 : 由于这个方法所用芯片更多而且电路太过复杂,而且成本较高,所以构想另外的思路. 构思< 2>555计时器组成多谐振荡器,设计图如下:
利用一片555和若干电阻组成多谐振荡器,利用电容的充放电过程输出周期性的矩形波再通过三极管放大驱动蜂鸣器. [硬件测试] 接通电源后蜂鸣器先会一直蜂鸣一段时间,停止后可以接通各开关使蜂鸣器工作,蜂鸣器经常会无故一直蜂鸣,再按几次开关就又恢复正常,经过检查未发现原因出在何处.电路基本功能可以实现,可能是由于电路抖动使电路不稳出现一直蜂鸣的现象. [设计心得] 第一感觉,数字电子技术设计很有意思.我们可以有充分的时间去思考怎么做出一个东西,这个东西的用处也许不大甚至几乎没有,但重要的是思考的过程:从它的用途总结出它的特性,从它的特性构思出它的原理,从原理到构建模型,再到模型的实现,利用已有的知识,可用的元件,最终组合出一个具有高度逻辑性的组合电路,这和我们小时候玩 搭积木差不多.把积木一块块的搭成一座城堡,中间缺少任何一层甚至任何一块,城堡都可能会倒塌.同理,在我们构建命题所给的元器件时任何一个逻辑错误都可能是致命的,导致最后无法出现正确结果或者干脆不能用. 而焊接的方法和效率也是非常重要的,我一开始实用了一个生锈的电烙铁,以至于焊接一个点都非常困难,后来更换了新的电烙铁以后,焊接的效率以及质量都明显提高了.所以,好的工具是非常必要的.虽然这一个设计比较简单,但是也是花了两天时间才把基本电路焊接完毕,由此看来我的焊接手艺还是非常一般的.而在测试电路过程中发现,蜂鸣器会偶尔不规则的蜂鸣,这可能是电路设计上的缺陷,重新焊接一遍问题仍然存在,由于时间紧迫此问题一直没有得到解决.
单片机电子琴实验报告 修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
单片机及DSP课程设计报告 专业：通信工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师：李贺 时间：2015-06-22~2015-07-03 通信与电子工程学院 基于单片机的电子琴设计 一、课设的目的及内容 本设计主要是用单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、蜂鸣器、数码管等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成的功能：电子琴弹奏并显示所按的按键对应音的唱名。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。 总之，本设计的电子琴有以下要求： （1）用键盘作出电子琴的按键，共7个，每键代表1个音符。各音符按照符合电子琴的按键顺序排列； （2）达到电子琴的基本功能，可以用弹奏出简单的乐曲； （3）在按下按键发出音符的同时显示出音符所对应的唱名
即1（dao）、2（ruai）、3（mi）、4（fa）、5（sao）、6（la）、7 （xi）。 二、问题分析、解决思路及原理图 本系统采用STC89C52RC为主控芯片，因其精度较高，操作比较灵活，输入电路和输出电路由芯片来进行处理，电路的系统的稳定性高，功耗小。其中，输入电路有7个独立按键，通过按键随意按下所要表达的音符，作为电平送给主体电路，中央处理器通过识别，解码输出音符，在蜂鸣器中发出有效的声音。由于需要显示的信息不多，显示电路未采用液晶屏显示，而是使用数码管显示电路负责显示按下的琴键所对应音符的唱名，这样既节省了成本，又降低了编程难度。 图1 如图1所示基于单片机STC89C52RC的电子琴电路，它主要由琴键控制电路、数码管显示电路、音频功放电路和时钟-复位电路四部分所构成。 三、硬件设计 （一）琴键控制电路 琴键控制电路作为人机联系的输入部分，也是间接控制数码显示和音频功放的重要组成部分。本设计采用独立式键盘的思路。 独立式键盘的特点是一键一线，各键相互独立，每个键各接一条I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可判断出被按下的按键。? 显而易见，这样电路简单，各条检测线独立，识别按下按键的软件编写简单。 适用于键盘按键数目较少的场合，不适用于键盘按键数目较多的场合，因为将占用较多的I/O口线。? 独立式键盘的7个独立按键分别对应一个I/O口线，当某一按键按下时，对应的检测线就变成了低电平，与其它按键相连的检测线仍为高电平，只需读入I/O输入线的状态，判别哪一条I/O输入线为低电平，很容易识别哪个键被按下。
目录 1 设计任务 (1) 1.1 基本任务 (1) 1.2 扩展任务 (1) 2 设计方案原理 (1) 3 单元电路的设计 (2) 3.1 多谐振荡器 (2) 3.2 琴键开关 (3) 3.3 扩音器（喇叭） (4) 3.4 器件选择 (4) 4 电路图的绘制 (5) 5 电路的仿真及调试 (6) 6 体会 (6) 参考文献 (8)
1设计任务 电子琴是一种很简单的电子产品，目前市场上所售的电子琴多为基于单片机所设计的。本次课设要求利用数电知识，设计一个能奏出八个音阶的电子琴。虽然没有基于单片机的电子琴那么多的功能，但是电子琴的基本功能是可以满足的。 本次设计的主要内容为：根据数电课程所学内容，结合其他相关课程知识，设计一个简易电子琴，以加深对单片机知识的理解，锻炼实践动手能力。 本次设计的任务为： 1.1基本任务 ①具备8个按键，能够分别较准确地弹奏出1?1八个音符。 ②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参 数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。用 Proteus或MULTISIM软件完成仿真，并按规定格式写出课程设计 报告书。 1.2扩展任务 ①能够弹奏出至少21个音符（三个音阶）。 ②能够较便捷地完成音阶的升降。（按一个开关实现升8度，按另一个开关实现降 8度） 2设计方案原理 本方案为利用555多谐振荡器能输出脉冲信号的特性，通过改变振荡器外接电阻的阻值来改变振荡器输出脉冲的频率，驱动喇叭发出各种音阶。电子琴所用琴键即为改变电阻阻值的开关，通过改变阻值使输出与琴键音阶相对应。
原理框图如下： 图1原理框图 3单元电路的设计 3.1多谐振荡器 利用多谐振荡器产生周期脉冲电路图如下图所示 图2 多谐振荡器电路实现 图中引脚功能： 1脚：GND或Vss）外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 2脚：TR低触发端。 3脚：OUT（或Vo）输出端。 4脚：Rd是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH 处于何电平，时基电路输出为“ o”，该端不用时应接高电平。 5脚：CO或VC）为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的
北邮场强仪实验报告 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
电磁 场与电磁波实验报告 班级 姓名： 学号： 姓名： 学号： 时间：2015年5月3日 校园内无线信号场强特性的研究 一、实验目的 1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确测试方法； 2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律； 3.掌握在室内环境下场强的正确测试方法，理解建筑物穿透损耗的概念； 4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验内容 无线通信系统是由发射机，发射天线，无线信道，接收机，接收天线所组成。对于接收者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接收信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此，基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰。 (1) 大尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接收功率之间的(dB)差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接收信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛地采 用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示式为： PL(d )[dB] PL(d )10n lg(d / d ) (5-1) 即平均接收功率为：
P (d )dBm PdBm PL(d )10n log(d / d ) P (d )dBm10n log(d / d ) （5-2） 其中，n 为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度；d 0为近地参考距离；d 为发射机与接收机(T-R)之间的距离。公式(5-1)和(5-2)中的横杠表示给定值 d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数-对数时，平均路径损耗或平均接收功率可表示为斜率 10ndB/10 倍程的直线。n 值取决于特定的传播环境。例如在自由空间，n 为 2，当有阻挡物时，n 比 2 大。决定路径损耗大小的首要因素是距离，此外，它还与接收点的电波传播条件密切相关。为此，我们引进路径损耗中值的概念。中值是使实测数据中一半大于它而另一半小于它的一个数值(对于正态分布中值就是均值)。人们根据不同的地形地貌条件，归纳总结出各种电波传播模型。常见的电波传播模型有： 1) 自由空间模型 自由空间模型假定发射天线和接收台都处在自由空间。自由空间一是指真空，二是指发射天线与接收台之间不存在任何可能影响电波传播的物体，电波是以直射线的方式到达移动台的。自由空间模型计算路径损耗的公式是： Lp 20Lgd 20Lgf （5-3） 其中 Lp 是以 dB 为单位的路径损耗，d 是以公里为单位的移动台与基站之间的距离，f 是以 MHz 为单位的移动工作频点或工作频段的频率。 空气的特性可近似为真空，因此当发射天线与移动台距离地面都较高时，可以近似使用自由空间模型来估计路径损耗。 2) 布灵顿模型 布灵顿模型假设发射天线和移动台之间的地面时理想平面大地，并且两者之间的距离 d 远大于发射天线的高度 ht 或移动台的高度 hr，此时的路径损耗计算公式为：Lp 120 40Lgd 20Lgt 20Lghr （5-4） 其中距离 d 的单位是公里，天线高度 ht 及 hr 的单位是米，路径损耗 Lp 的单位是dB。系统设计时一般把接收机高度按典型值 hr= 处理，这时的路径损耗计算公式为：Lp 40Lgd 20Lght （5-5） 按自由空间模型计算时，距离增加一倍时对应的路劲损耗增加 6dB；按布灵顿模型计算时，距离增加一倍时对应的路径损耗要增加 12dB。 3) EgLi 模型 前述的自由空间模型及布灵顿模型都是基于理论分析得出的计算公式。EgLi模型则是从大量实测结果中归纳出来的中值预测公式，属于经验模型，其计算式为：Lp 88 40Lgd 20Lght 20Lghr 20Lgf G （5-6） 其中路径损耗 Lp 的单位是 dB，距离 d 的单位是公里，天线高度 ht 及 hr 的单位是米，工作频率 f 的单位是 MHz，地形修正因子 G 的单位是 dB。G 反应了地形因素对路径损耗的影响。 EgLi 模型认为路径损耗同接收点的地形起伏程度h 有关，地形起伏越大，则路径损耗也越大。当h 用来测量时，可按下式近似的估计地形的影响： 若将移动台的典型高度值 hr= 代入 EgLi 模型，则有： Lp 40Lgd 20Lght 20Lgf G （5-8） 4) Hata- Okumu ra 模 型 H ata- Okumu
北京邮电大学 课题名称：简易电子琴的设计和制作学院：信息与通信工程学院 专业：信息工程 班级：2014211126 姓名：李家威 学号：2014210691 班内序号：10
指导老师：王丹志 一、摘要及关键字 本课程设计以制作出一个简易电子琴为最终目的。该电子琴以NE555为核心，通过公式计算不同频率按键对应的阻值来实现不同的音调，然后通过运算放大器将信号放大并通过喇叭发出声音。由此设计仿真电路图，选择合适器件进行电路搭建，并进行调试直至达到要求，最后进行数据统计。 关键字：电子琴振荡电路运算放大器 二、设计任务及要求 了解由555定时器构成简易电子琴的电路及原理。设计并利用NE555集成运算电路以及外加电阻，电容在第一级产生不同频率的音乐，再利用LM386功率放大电路对音乐信号进行放大，最后通过扬声器产生21个音符。
三、设计思路、总体结构框图 设计思路 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。
总体结构框图 四、分块电路和总体电路的设计分块电路： 琴键端（开关、电阻）
信息与通信工程学院 电磁场与电磁波实验报告 题目：校园信号场强特性的研究 姓名班级学号序号薛钦予2011210496 201121049621
一、实验目的 1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法； 2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律； 3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念； 4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验原理 1、电磁波的传播方式 无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。 电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。 2、尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为： ()[]()() =+（式1） 010log/0 PL d dB PL d n d d 即平均接收功率为： ()[][]()()()[]() =--=- Pr010log/0Pr010log/0 d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d （式2）其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，d0为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。公式中的横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数－对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率10ndB /10 倍程的直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2；当有阻挡物时，n比2大。