简易电子琴设计说明

模拟电子技术课程设计报告

题目名称: 姓名: 学号

班级

指导教师: 成绩: 简易电子琴

黄鹏程150712165 15电本六班王爱乐

工程技术学院

信息工程与自动化系

摘要

随着社会的发展进步，音乐已成为我们生活中很重要的一部分，电子琴则是一种很常见的键盘乐器，是现代电子科技和音乐结合的产物。在各个领域扮演很重要的角色，早已融入现代人们的日常生活中，成为不可替代的一部分。

简易电子琴主要是由8 个按键控制，根据固定电阻的不同，从而产生不同的振荡频率，并且将信号放大后由扬声器输出声音。

为了能得到频率不同的波，波形产生部分首先使用了NE555芯片，从而得到振荡的正弦波；将信号传给LM386进行功率放大，使扬声器发出相应的音阶。分块调试测试电子琴，先

是震荡电路的线路测试，再是功率放大电路的测试。

经过调试之后，焊接而成的作品能产生8 个音调的不同振荡频率的音阶。

关键词：NE555 LM386 频率电子琴

第一章设计任务.......................... - 4 -

1.1 设计要求.................................. - 4 -

1.2 设计目的.................................. - 4 -

1.3 总体思想构图............................... - 5 -

第二章系统组成及工作原理..................... - 7 - 2.1 NE555 简介............................... - 7 -

2.2 逻辑符号.................................. - 8 -

2.3 NE555 部原理图 .............................. - 9 -

2.4 逻辑功能................................ - 10 -

555 定时器逻辑功能............................... - 10 -

2.5 LM386 芯片介绍 .............................. - 12 -

2.5.1 外形、管脚排列及电路. ................................................ - 12 -

2.5.2 LM386 主要性能指标........................... - 12 -

2.6 简易电子琴系统组成. .................................................... - 13 -

2.6.1 按键模块. ......................................................... - 13 -

2.6.2 音调发生模块 .............................. - 13 -

2.6.3 音响模块 ............................... - 13 -

2.7 简易电子琴的工作原理. ................................................ - 13 -

第三章模块定路设计与参数计算................... - 14 -3.1 波形发生部分............................... - 14 -

3.2 功率放大部分............................... - 15 -

第四章系统调试.......................... - 17 -

4.1 调试步骤. ...................................................... - 17 -

4.2 调试过程. ...................................................... - 17 -

4.3 调试结论. ...................................................... - 17 -

参考文献............................. - 18 -

附录........................ 错误! 未定义书签。

附录一:元器件清单. .......................................... 错误!未定义书签。

附录二电路仿真. .............................................. 错误! 未定义书签。

附录三制作作品原图. ........................................... 错误! 未定义书签。

前言

现在是信息高速发达的时代，了解一定的电子产品是相当必要的。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，

因为它不仅能够提高我的实践动手能力，还与实际生活有着紧密地联系。

模拟电路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路的相关知

识。主要目的在于培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真，实事的

科学态度和勇于探索的创新精神。锻炼学生自学软件的能力和分析并解决问题的能力。通过

课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程制图、查阅设计资料、计算机应用方面能力的训练和提高。巩固、深化和拓展学生的理论知识与初步的专业技能。

在模拟电子课程设计的过程中，系统的概念十分重要。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）进行可行性论证；

（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。

第一章设计任务

1.1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：

1.261.6 2 : 293.6 3 : 329.6 4 : 349.2 5 : 39

2.0 6 : 440.0 7 : 49

3.9 0 : 523。如

表1.1

3. 设计一声调调节电路改变生成声音的频率。

1.2设计目的

1. 熟悉NE555和LM386等相关芯片的部结构和功能，合理运用其部及其功能，完成相应的设计工作。

2. 学会使用电路仿真软件如：Mutisim。

3. 能够对电子电路、印刷电路板、电子元器件等一些相关与电子和焊接等方面的知识有进一步的认识，并独立对其进行测试与检查。

4. 这次试验对焊接技术、排错调试、以及相关设备的使用等方面的得到了比较全面的锻炼和提高。并进一步巩固了在课堂上学习的理论知识。

1.3 总体思想构图

如图 1.1, 首先从输入按钮开关开始，然后通过频率发生器根据不同值的固定电阻产生不同频率，然后通过功率放大器放大，最后由扬声器表现出来。

图 1.1 总体思想构图

【模块功能】

该电路包括按钮开关，定值电阻，555 振荡器和扬声器三部分组成，

1 输入端：由八个按钮开关与各自的定值电阻串联在并联组成输入端

2 频率产生端：根据定值电阻的不同输入，由555 产生不同的信号频率

3 扬声器端口: 接受信号频率发出特定的频率

【设计方案一】

555 定时器本实验采用两个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，8个琴键按钮S0~S7,外接电容C1、C2,外接电阻R以及R0~R7等元件组成，颤音振荡器由555定时器，电容C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。

按图接线后闭合不同开关即可令喇叭发出不同频率的声响,从而模拟出电子琴的工作。

【设计方案二】

LM324振荡

由RC选频网络、集成运算放大器、信号发生器组成。其原理图如 1.2 所示。

图 1.2 LM324振荡思路图

电阻、电容等组成 RC 桥式正弦波振荡电路，选用 8个电阻和电容构成 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。通过运算放大电路的放大最后，通过扬声器发出乐音。

8 个开关对应着电子琴 8个音阶琴键，使用时闭合不同的开关选择不同电阻的大小，再通过RC 振荡电路，可以发出不同的声音。

【设计方案三】

由两个555芯片以及其他元件组成的简易电子琴电路如图

1.3 :

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图1.3简易电子琴仿真电路

该方案是用两个555芯片组成。主要核心是555芯片，前一个555芯片是用来产生振荡信号，接入不同阻值的电阻 Rw*产生不同的音阶频率信号，发出锯齿波形。然后通过第二个

555芯片，该555芯片接成施密特触发器，用来将锯齿波形转变为方波波形，从而得到 4、5、6、7、0八个音频音阶所对应的频率，再经 LM386集成功率放大器将信号放

大，驱动

扬声器发出对应的音频音阶。

最终选择方案：方案一

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原因用555定时器比LM324方便简洁，而且在实际仿真过程中，LM324方案未能成功，故为

保险起见选择了555 定时器，方案三中电路虽然简单，但是经过实践，得到的声音很小，得到的音阶不是很准，不能很好的实现预期的效果，所以此方案也不用。方案一的电路相对二者比较合理，选择的元器件也不多，由于电路比较简单，得到的音阶准，声音较大，符合设计的要求，所以选用的是此方案。

第二章系统组成及工作原理

2.1 NE555 简介

多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。

由555定时器构成的多谐振荡器如图 2.1 （a）所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端

（7脚）接到R1，R2的连接处。

由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc,

故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，

电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T

充=（R1＋R2）C。

由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态?其维持时间

TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放=R2C0随着C的放电，uc下降，当

uc下降到（1/3 ）Vcc时，输出uo。为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，

则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3?2/3 ）Vcc之间变化。图 2.1

（b）所示为工作波形。