模电建议电子琴论文
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四川信息职业技术学院毕业设计说明书设计题目: 简易电子琴专业: 应用电子技术班级: 应电13-4班学号: 1112006 1336028 姓名: 熊雪莲宋旭指导教师: 李晓丽二〇一四年十二月七日目录摘要 (1)绪论 (2)第1章方案选择与设计 (3)1.1 方案比较与选择 (3)1.2 整机电路的构成 (4)1.2.1 电路的工作原理 (4)1.3 矩阵电阻电路 (5)1.4 555定时器介绍 (5)1.4.1 555定时器的内部原理图 (5)1.4.2 555定时器的逻辑功能 (6)1.4.3 555定时器的工作波形图 (7)1.5 LM386各引脚介绍 (8)1.5.1 LM386功放电路设计 (10)1.6 参数计算 (11)第2章软件与系统设计 (12)2.1 系统方框图 (12)2.2 Proteus 软件简介 (12)2.3 实验调试 (13)总结 (15)参考文献 (16)附录1 原理图 (17)摘要基于555制作的简易电子琴，从而产生不同音阶控制电路的设计，它能实现在按下按键的情况下产生不同的音调，并且用LM386将音调放大。
本实验完成了简易电子琴的设计和调试。
基本设计思路是采用了模块设计,实现基本要求时只要用555构成多谐振荡电路，通过不同的电阻来获得不同的频率，经由LM386放大从而发出不同的音调。
如果要实现提高要求则需要在基本要求上添加一部分电路即可。
通过开关控制不同的电阻所对应的振荡电路的通断调节相应频率大小，从而产生不同的音调。
关键字：简易电子琴；LM386；NE555绪论电子琴作为一种乐器，对丰富人们的日常生活起着一定的作用，是人们的生活更加丰富多彩。
对于缓解人们的紧张情绪，陶冶人们的情操等方面，电子琴作为娱乐工具的一种，作用自是不言而喻。
电子琴结构复杂，声源是555产生的自激振荡，并通过LM386进行功率放大，通过扬声器理发出声音。
由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，此次设计是一个由555定时器构成的简易电子琴。
本次实验的目的是：学习调试电子电路的方法，提高实际动手能力。
了解由555定时器构成的简易电子琴的电路原理。
此外，简易电子琴还可以通过八个按钮开关来实现音乐的演奏。
掌握最基本的简易电子琴的工作原理，有利于将来研发高级的电器类乐器，甚至前沿的电子技术，提高现代电子产品水平，更好的服务于社会，有着广大的发展前景和用途。
小小的电子琴能让您和您的家人都能够在闲暇时间体会音乐、感受音乐和弹奏音乐。
第1章方案选择与设计1.1 方案比较与选择方案一：通过NE555与电阻、电容等组成可控多谐振荡器，NE555产生方波信号，信号再经LM386放大，再驱动喇叭播放乐音。
方案二：用可控硅制作电子琴。
将220V交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。
将单向可控硅SCR和电阻、电容组成驰张振荡器电路。
但该设计方案制作成本高且复杂。
方案三：采用AT89C51单片机进行控制，由于AT89C51不具备ISP功能，因此Atmel公司已经停产在市面上已经不常见，况且其ROM只有4K在系统将来升级方面没有潜力。
方案四：采用AT89S52单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到8K，使软件设计有足够的内部使用空间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。
选择方案：通过对上述四种方案的比较以及根据自己所学的知识，本设计采用方案一。
采用1个555集成定时器组成简易电子琴。
整个电路由主振荡器，颤音振荡器，扬声器和琴键按钮等部分组成。
主振荡器由555定时器，七个琴键按钮S1-S7，外接电容C1、C2，外接电阻R8以及R1-R7等元件组成，颤音振荡器由555定时器，电容C5及R9、R10等元件组成，颤音振荡器振荡频率较低为64Hz，若将其输出电压U连接到主振荡器555定时器复位端4，则主振荡器输出端出现颤音。
此简易电子琴主要由两部分组成：多谐振荡器、功率放大器声音输出。
原理框图如图1-1所示。
图1-1系统框图1.2 整机电路的构成构成电子琴的主要电路包括矩阵电阻电路、NE555多谐振荡电路、LM386音频功放组成。
整机原理图如图1-2所示。
图1-2整机原理图1.2.1 电路的工作原理本次制作的电子琴由一个八度音阶组成，电路由电阻、电容、LM386功放及NE555定时器构成的多谐振荡器等组成，通过改变电阻的大小来改变输出的频率从而改变音调。
其核心是集成运算放大器构成RC 正弦波振荡器，它提供了8个音节电阻和电容(C 串=C 并=0.068μF 固定) 构成RC串并联选频网络,分别取不同的电阻值（通过琴键开关接通RC 串并联网络的8对电阻）使振荡器产生八个音阶信号。
最后，通过喇叭发出乐音。
1.3 矩阵电阻电路8个电阻，通过不同的阻值构成矩阵电阻电路，目的是改变其输出波形。
如图1-2所示。
图1-2 矩阵电阻电路1.4 555定时器介绍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，所以称之为555。
如图1-2所示。
图1-2 555定时器逻辑符号1.4.1 555定时器的内部原理图555定时器的内部原理图如图1-3所示。
V i1（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。
V i2（TR）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR。
V CO：控制电压端。
V O：输出端。
Dis：放电端。
Rd：复位端。
VCC：电源端。
GND: 接地端。
图1-3 555定时器的内部原理图1.4.2 555定时器的逻辑功能在555定时器的V CC端1/3和地之间加上电压，并让V CO悬空，则比较器C1的同相输入端接参考电压1/3V CC，比较器C2反相输入端接参考电压2/3V CC。
如表1-1所示。
表1-1 555定时器的功能表0 X X 01 >2/3VCC >1/3VCC 01 <2/3VCC >1/3VCC 不变1 <2/3VCC <1/3VCC 11 >2/3VCC <1/3VCC 1当TH端的电压>1/3V CC时，写为V TH=1，当TH端的电压<2/3V CC时，写为V TH=0。
当TR端的电压>2/3V CC时，写为V TR=1，当TR端的电压<1/3V CC时，写为V TR=0。
①低触发：当输入电压V i2<V CC2/3 且V i1<1/3V CC时，V TR=0，V TH=0，比较器C2输出为低电平，C1输出为高电平，基本RS触发器的输入端TH=0、TR=1，，经输出反相缓冲器后，V O＝1，T截止。
这时称555定时器“低触发”；②保持：若V i2>1/3V CC且V i1<2/3V CC，则V TR=1，V TH=0，基本RS触发器保持，V O和T状态不变，这时称555定时器“保持”。
③高触发：若V i1>2/3V CC，则V TH=1，比较器C1输出为低电平，无论C2输出何种电平，基本RS触发器,经输出反相缓冲器后，V O＝0；T导通。
这时称555定时器“高触发”。
1.4.3 555定时器的工作波形图我们先用555定时器构成一个施密特触发器，再把这个施密特触发器改接成多谐振荡器。
不过，我们这个施密特触发器稍微复杂一些，除了“二六一搭”以外，又增加了一个电阻1R。
1R与555定时器内部的放电管TD构成了一个反相器。
逻辑上，这个反相器的输出与555定时器的输出完全相同。
因此，这个施密特触发器有两个输出端，分别为555定时器的3号脚和7号脚。
我们看到，电阻2R和电容C构成了RC积分电路，施密特触发器的一个输出端（7号脚）接RC积分电路的输入端，RC 积分电路的输出端接施密特触发器的输入端。
这样，一个多谐振荡器就成了。
施密特触发器的另外一个输出端（3号脚）专门作为多谐振荡器的输出，可以最大限度地保证多谐振荡器的带负载能力。
如图1-4所示。
图1-4 555工作波形图电子琴之所以能产生音乐，是由于不同的电阻在555组成的多谐振荡电路中产生不同的频率，而频率是不同的音阶产生的根本原因。
而不同的音阶在人听来就是不同的音调。
555构成的振荡器电路可以不需要外加触发信号,能自动地产生矩形脉冲，这样就可得到制作电子琴的频率和循环播放的脉冲信号。
如图1-5所示。
计算频率应用公式：f =1/[0.7(1R+2*2R)*C]图1-5 555定时器构成的多谐振荡器1.5 LM386各引脚介绍LM386是一种音频集成电路，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接电源少和总谐波失真小等优点。
通过接在1、8脚间的电容（1脚接电容+极）来改变增益，如图1-6所示是放大增益为20dB的LM386功放电路。
图1-6 音频放大电路LM386的外形和引脚的排列如图1-7所示。
引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μF。
图1-7引脚图1.5.1 LM386功放电路设计如图1-8所示。
集成功放大电路可以有多种选择，如三极管放大、差分放大、运放等等，考虑到本次是对音频放大，故选择的是通用型音频功率放大器。
采用LM386运放，价格低廉。
LM386一般采用6-9V 电源，最大输出功率为1W ，因该器件散热条件不够理想，一般输出功率为0.5W 以下，一般为0.3W 。
由LM386内部结构知，电路的电压放大倍数可由内部1.35k 电阻及引脚1、8间的外围元件确定。
当引脚1、8间不接任何元件时，其电压放大倍数为20倍，当引脚1、8之间外接电容10 uF 电容是，其电压放大倍数为200。
此时，内部的1.35k 电阻倍交流短路，其电压放大倍数表示式为: V A =22R /1R =30k Ω/150Ω。
引脚5与地之间外接0.047uF 电容和10欧电阻为补偿电路，可提高电路的稳定性，防止电路高频自激。
当LM386处于高电压放大倍数时，电源的影响将会增大，为此在引脚7与地之间外接10 uF 的滤波电容。
功率放大器LM386作发生器，能直接驱动扬声器，如图13所示为LM386电压增益最大时的用法，3C 使引脚1和8在交流通路中短路，使Au ≈200；4C 为旁路电容；5C 为去耦电容，滤掉电源的高频交流成分。
当CC V =16V 、L R =32Ω时，Pom ≈1W ，但是，输入电压有效值Uim 却仅需28.3mV 。
图1-8 LM386功放电路1.6 参数计算取1C=0.033uF，9R=3KΩ，2C=10Nf, 3C=22uF,. 4C=10 uF, 5C=47uF,根据所给频率按照555组成多谐振荡器求解周期的公式。
