课程设计
课程名称
题目名称
专业班级
学生姓名
学号
指导教师
二○--年月日
目录
1 设计任务书 (1)
2 电路总体设计 (2)
3 各部分电路设计 (3)
3.1 R、C选频网络电路的设计 (3)
3.2 波形产生电路 (4)
4 Multisim仿真与数据分析 (7)
5总结 (9)
6致谢 (10)
参考文献 (11)
附录A 总原理图 (12)
附录B 系统元器件清单 (13)
1 设计任务书
设计目的
（1）熟悉数字电子技术课程设计的方法和思想
（2）熟悉仿真软件Multisim使用
（3）进一步理解555多谐振荡器在设计过程中的使用
（4）熟悉555多谐振荡器的应用
（5）熟悉简易电子琴的设计方法和过程
设计思路
（1）先查询简易电子琴的七个音（各包括低、中、高三个音）的频率
（2）再设置充电电阻和固定电容，根据公式算出每个音阶对应电阻的阻值，从而确定R C选频网络电路。
（3）用多谐振荡器产生矩形脉冲驱动蜂鸣器发出不同声音
（4）用仿真软件中的虚拟仪器示波器和频率计测量每一个音阶的波形和频率。
2 电路总体设计
本电路主要是由RC选频网络电路和555定时器构成的多谐振荡器组成。因为设计要实现电子琴dou、ruai、mi、fa、suo、la、si七个音的发声。而每一个音都对应一个频率和电阻，所以通过设计不同的电阻和电容组成R、C选频电路。每一个频率经过多谐振荡器都会产生一个矩形脉冲。因为是在仿真软件中无法实现电子琴发声，采用示波器测量矩形波形和用频率计测量每一个选频网络中对应的每一个频率，再和实际数据相比较来判定发出的声音是否准确。该电路实现了dou、ruai、mi、fa、suo、la、si(各包括低、中、高三个音）的发声仿真。实现了简易电子琴的设计。电路整体框图如下：
图2.1 基本方框图
该电路具有原理简单、容易制作、调试方便等特点。能实现二十一种频率的方波且能驱动喇叭C调的二十一个音阶。其中，稳压电源可以由电脑提供。
3 各部分电路设计
3.1 R、C选频网络电路的设计
要设计R、C选频网络电路，首先应该知道的是各音阶对应的频率，查询资料得出结果如下表
发音音阶
1
dou
2
ruai
3
mi
4
fa
5
suo
6
la
7
si
低262 294 330 349 392 440 494
中523 587 659 698 784 880 988
高1046 1175 1318 1397 1568 1760 1967 由上表可以看出，中音的频率是低音的2倍，高音的频率是低音的4倍，所以在设计选频网络时，只要准确地确定低音的频率，改变电容的大小，就能很方便的调节出高音阶的频率。
根据555多谐振荡器产生电路的计算式，如上所述，能很方便的的确定电阻的大小。在选择电阻时，采用固定电容和充电电阻R1的值，将不同音阶的频率带入公式f=1.43/(R1+2R2)C2，计算出电阻R2的大小。为了使输出波形的占空比接近0.5，将充电电阻R1设置小一点，然后将不同的频率带入计算取得近似值如表3.2.1（电阻单位：
电路的选频网络电路如下：
图3.1 R、C网络选频图
3.2 波形产生电路
本次采用555定时器构成的多谐振荡器产生方波，首先，对555定时芯片进行简单介绍：
图3.2 555集成电路内部结构图
从图3所示电路可以看出，555集成电路可以分为以下几个部分组成：
（1）由R1、R2、R3构成基准电压电路。在Vo端末加外加信号是，分别为生Vcc/3、2Vcc/3的基准点药。在Vo端外加基准电压时，则基准电压未外加信号电压值为
V REF和V REF/2。
（2）集成运算放大器A1、A2、构成单门限比较器。
（3）G1、G2构成具有置“0”输入端的基本RS触发器；G3、G4为该触发器的缓冲输出级，电路的输出逻辑状态与Q端输出相同。增加缓冲级是为了提高555集成
电路模块的带负载能力。
（4）双极型三极管T构成放电开关电路。当Q端输出低电平时三极管导通；当Q端输出为高电平时三极管截止。
用555定时器构成的电路如下
图3.3 555定时器构成的部分电路
4 Multisim仿真与数据分析
以低音和高音的仿真结果为例
（1）当单刀三掷开关低音打开时，闭合开关1，波形和频率如下：
由仿真结果可知，低音1的频率为260.068Hz，而实际数据为262，可近似认为相等。（2）当单刀三掷开关低音打开时，闭合开关7，波形和频率如下：
由仿真结果可知，低音7的频率是490.694，而实际数据是494
（3）当单刀三掷开关高音打开时，闭合开关1，波形和频率如下：
由仿真图可以看出，高音1的频率是1027Hz，而实际数据是1046 （4）当单刀三掷开关高音打开时，闭合开关7，频率和波形如下：
由仿真图可知，高音7的频率是1933Hz,而实际数据是1967。
5总结
本次专业方向课程设计，在老师布置课题并讲解了基本原理后，一个星期以来我查阅了许多有关此设计的资料，并通过与同学交流经验和自学，以及向老师请教等方式，最终基本完成了此次课程设计。
通过这次电子课程设计，对以前所学的电子电路知识既是巩固又是发展，进一步理解并加深了对所学的模拟及数字电子技术的认识。学会了在实践中运用理论，用理论来指导实践，培养了理论联系实际的正确设计思想。通过对课题的设计，训练了运用所学的理论知识去思考问题并联系理论实际解决问题的能力，提高了逻辑思维的能力。
通过对简易电子琴的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛，也明白课程设计的意义所在，它教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的分析能力、动手能力及处理问题的能力，还增强了我们的团结互助精神。在整个设计到电路设计仿真、电路的组装以及调试过程中，我们用心做好每一步，虽然总做的电子琴原理简单，电路连接不是很困难，但是每一份付出背后的成功都是值得开心的。当然，我从实训中也发现了自身的许多缺点及不足，比如做事不仔细，动手能力欠缺。
总之，通过这次电子课程设计，培养了实际运用理论的能力，懂得理论联系实际去处理问题，也培养了吃苦耐劳的精神，为以后更好的的学习和工作打下了结实的基础，对于我们来说是一次难得的实践机遇，也是一个宝贵的精神财富。
