VHDL简易电子琴设计说明
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简易电子琴的设计
摘要随着基于CPLD的EDA技术的发展和应用领域的扩大与深入,EDA技术在电子信息、通信、自动控制用计算机等领域的重要性日益突出。作为一个学电子信息专业的学生,我们必须不断地了解更多的新产品信息,这就更加要求我们对EDA有个全面的认识。本程序设计的是简易电子琴的设计。采用EDA作为开发工具,VHDL语言为硬件描述语言,MAX + PLUS II作为程序运行平台,所开发的程序通过调试运行、波形仿真验证,初步实现了设计目标。本程序使用的硬件描述语言VHDL,可以大大降低了硬件数字系统设计的入门级别,让人感觉就是C语言的近亲。通过老师的指导和自己的学习完成了预想的功能。
1 引言
1.1 课程设计的目的
巩固和运用所学课程,理论联系实际,提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力,通过对一个简易的八音符电子琴的设计,进一步加深对计算机原理以及数字电路应用技术方面的了解与认识,进一步熟悉数字电路系统设计、制作与调试的方法和步骤。巩固所学课堂知识,理论联系实际,提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。为了进一步了解计算机组成原理与系统结构,深入学习EDA技术,用VHDL 语言去控制将会使我们对本专业知识可以更好地掌握。
1.2 课程设计的容
(1)设计一个简易的八音符电子琴,它可通过按键输入来控制音响。
(2)演奏时可以选择是手动演奏(由键盘输入)还是自动演奏已存入的乐曲。
(3)能够自动演奏多首乐曲,且每首乐曲可重复演奏。
2 开发工具简介
2.1 EDA技术
EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)缩写,是90年代初从CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助测试)和CAE(计算
( Hardware Description language)完成的设计文件,自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。典型的EDA工具中必须包含两个特殊的软件包,即综合器和适配器。综合器的功能就是将设计者在EDA平台上完成的针对某个系统项目的HDL、原理图或状态图形描述,针对给定的硬件系统组件,进行编译、优化、转换和综合,最终获得我们欲实现功能的描述文件。综合器在工作前,必须给定所要实现的硬件结构参数,它的功能就是将软件描述与给定的硬件结构用一定的方式联系起来。也就是说,综合器是软件描述与硬件实现的一座桥梁。综合过程就是将电路的高级语言描述转换低级的、可与目标器件FPGA/CPLD相映射的网表文件。
适配器的功能是将由综合器产生的王表文件配置与指定的目标器件中,产生最终的下载文件,如JED文件。适配所选定的目标器件(FPGA/CPLD芯片)必须属于在综合器中已指定的目标器件系列。
硬件描述语言HDL是相对于一般的计算机软件语言,如:C、PASCAL而言的。HDL 语言使用与设计硬件电子系统的计算机语言,它能描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接方式。设计者可利用HDL程序来描述所希望的电路系统,规定器件结构特征和电路的行为方式;然后利用综合器和适配器将此程序编程能控制FPGA和CPLD部结构,并实现相应逻辑功能的的门级或更底层的结构网表文件或下载文件。目前,就FPGA/CPLD 开发来说,比较常用和流行的HDL主要有ABEL-HDL、AHDL和VHDL。
2.2硬件描述语言—VHDL
VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,诞生于1982年。1987年底,VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE公布了VHDL的标准版本,IEEE-1076(简称87版)之后,各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境,或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL 在电子设计领域得到了广泛的接受,并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。1993年,IEEE对VHDL进行了修订,从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的容,公
(简称93版)。现在,VHDL和Verilog 布了新版本的VHDL,即IEEE标准的1076-1993版本,
作为IEEE的工业标准硬件描述语言,又得到众多EDA公司的支持,在电子工程领域,已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为,在新的世纪中,VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。
VHDL主要用于描述数字系统的结构,行为,功能和接口。除了含有许多具有硬件特
征的语句外,VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计,或称设计实体(可以是一个元件,一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可是部分,及端口)和部(或称不可视部分),既涉及实体的部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后,一旦其部开发完成后,其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成外部分的概念是VHDL 系统设计的基本点。应用VHDL进行工程设计的优点是多方面的。
(1) 与其他的硬件描述语言相比,VHDL具有更强的行为描述能力,从而决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。强大的行为描述能力是避开具体的器件结构,从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。
(2) VHDL丰富的仿真语句和库函数,使得在任何大系统的设计早期就能查验设计系统的功能可行性,随时可对设计进行仿真模拟。
(3) VHDL语句的行为描述能力和程序结构决定了他具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。符合市场需求的大规模系统高效,高速的完成必须有多人甚至多个代发组共同并行工作才能实现。(4)对于用VHDL完成的一个确定的设计,可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化,并自动的把VHDL描述设计转变成门级网表。
(4) VHDL对设计的描述具有相对独立性,设计者可以不懂硬件的结构,也不必管理最终设计实现的目标器件是什么,而进行独立的设计。
2.3 VHDL的设计流程:
(1) 设计输入根据电路设计所提出的要求,将程序输入到VHDL编辑器中去编辑。
(2) 功能级模拟用VHDL,模拟器对编辑后的程序进行模拟,如果达不到设计要求,则可以重新修改程序,直到通过功能模拟。
(3) 逻辑综合与优化将通过功能模拟的程序放到VHDL编译器中,进行逻辑综合与优化。
(4) 门级模拟对电路用VHDL。仿真器仿真。可对门级电路的延时、定时状态、驱动能力等进行仿真。如不符合要求,可重复步骤(3),再门级模拟,直到符合要求止。
(5) 版图生成用相应的软件处理后,就可以拿去制版。
3设计过程
3.1设计规划
根据系统设计要求,系统设计采用自顶向下的设计方法,系统的整体组装设计原理
图3-1 系统的整体组装设计原理图
3.2 各模块的原理及其程序
(1)乐曲自动演奏模块
乐曲自动演奏模块(AUTO.VHD)的作用是产生8位发声控制输入信号/当进行自动演奏时,由存储在此模块中的8位二进制数作为发声控制输入,从而自动演奏乐曲。VHDL源程序(AUTO.VHD)
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY AUTO IS
PORT ( CLK : IN STD_LOGIC;
AUTO : IN STD_LOGIC;
CLK2 : BUFFER STD_LOGIC;
INDEX2 : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
INDEX0 : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));
END AUTO;
ARCHITECTURE BEHAVIORAL OF AUTO IS
SIGNAL COUNT0: INTEGER RANGE 0 TO 31; BEGIN
PULSE0 :PROCESS(CLK,AUTO)
VARIABLE COUNT :INTEGER RANGE 0 TO 8; BEGIN
IF AUTO ='1' THEN
COUNT := 0;CLK2<='0';
ELSIF(CLK'EVENT AND CLK ='1')THEN COUNT :=COUNT +1;
IF COUNT =4 THEN
CLK2 <='1';
ELSIF COUNT =8 THEN
CLK2<='0'; COUNT:=0;
END IF ;
END IF ;
END PROCESS;
MUSIC:PROCESS(CLK2)
BEGIN
IF (CLK2'EVENT AND CLK2='1')THEN
IF (COUNT0=31)THEN
COUNT0<=0;
ELSE
COUNT0<=COUNT0+1;
END IF ;
END IF ;
END PROCESS;
COM1:PROCESS(COUNT0,AUTO,INDEX2) BEGIN
IF AUTO ='0' THEN
CASE COUNT0 IS
WHEN 1=>INDEX0<="00000100"; --3 WHEN 2=>INDEX0<="00000100"; --3 WHEN 3=>INDEX0<="00000100"; --3 WHEN 4=>INDEX0<="00010000"; --5 WHEN 5=>INDEX0<="00010000"; --5 WHEN 6=>INDEX0<="00010000"; --5 WHEN 7=>INDEX0<="00100000"; --6 WHEN 8=>INDEX0<="10000000"; --8 WHEN 9=>INDEX0<="10000000"; --8 WHEN 10=>INDEX0<="10000000"; --8 WHEN 11=>INDEX0<="00000100"; --3 WHEN 12=>INDEX0<="00000010"; --2 WHEN 13=>INDEX0<="00000010"; --2 WHEN 14=>INDEX0<="00000001"; --1 WHEN 15=>INDEX0<="00000001"; --1 WHEN 16=>INDEX0<="00010000"; --5 WHEN 17=>INDEX0<="00010000"; --5 WHEN 18=>INDEX0<="00001000"; --4 WHEN 19=>INDEX0<="00001000"; --4 WHEN 20=>INDEX0<="00001000"; --4 WHEN 21=>INDEX0<="00000100"; --3 WHEN 22=>INDEX0<="00000010"; --2 WHEN 23=>INDEX0<="00000010"; --2 WHEN 24=>INDEX0<="00010000"; --5 WHEN 25=>INDEX0<="00010000"; --5 WHEN 26=>INDEX0<="00001000"; --4 WHEN 27=>INDEX0<="00001000"; --4 WHEN 28=>INDEX0<="00000100"; --3 WHEN 29=>INDEX0<="00000100"; --3 WHEN 30=>INDEX0<="00000010"; --2
WHEN OTHERS =>NULL;
END CASE;
ELSE INDEX0<=INDEX2;
END IF;
END PROCESS;
END BEHAVIORAL;
(2)音调发生模块
音调发生模块的作用是产生音阶的分频预置值。当8位发声控制输入信号中的某一位为高电平时,则对应某一音节的数值将输出,该数值即为该音阶的分频预置值,分频预置值控制数控分频模块进行分频,由此可得到每个音阶对应的频率。
VHDL源程序(TONE.VHD)
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY TONE IS
PORT (INDEX: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
CODE: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
HIGH: OUT STD_LOGIC;
TONE0: OUT INTEGER RANGE 0 TO 2047);
END TONE;
ARCHITECTURE ART OF TONE IS
BEGIN
SEARCH : PROCESS(INDEX)
BEGIN
CASE INDEX IS
WHEN "00000001"=>TONE0 <=773;CODE<="1001111";HIGH<='1';
WHEN "00000010"=>TONE0 <=912;CODE<="0010010";HIGH<='1';
WHEN "00000100"=>TONE0 <=1036;CODE<="0000110";HIGH<='1';
WHEN "00001000"=>TONE0 <=1116;CODE<="1001100";HIGH<='1';
WHEN "00010000"=>TONE0 <=1197;CODE<="0100100";HIGH<='1';
WHEN "00100000"=>TONE0 <=1290;CODE<="0100000";HIGH<='0';
WHEN "01000000"=>TONE0 <=1372;CODE<="0001111";HIGH<='0';
WHEN "10000000"=>TONE0 <=1410;CODE<="0000000";HIGH<='0';
WHEN OTHERS =>TONE0<=2047;CODE<="0000001";HIGH<='0';
END CASE;
END PROCESS;
END ART;
(3)数控分频模块
数控分频模块是对时基脉冲进行分频,得到与1、2、3、4、5、6、7七个音符相对应的频率。
VHDL源程序(FENPIN.VHD)
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY FENPIN IS
PORT(CLK1: IN STD_LOGIC;
TONE1: IN INTEGER RANGE 0 TO 2047;
SPKS: OUT STD_LOGIC);
END ENTITY FENPIN;
ARCHITECTURE ART OF FENPIN IS
SIGNAL PRECLK:STD_LOGIC;
SIGNAL FULLSPKS:STD_LOGIC;
BEGIN
PROCESS(CLK1)
VARIABLE COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 8;
IF (CLK1'EVENT AND CLK1='1')THEN COUNT:=COUNT +1;
IF COUNT=2 THEN
PRECLK<='1';
ELSIF COUNT =4 THEN
PRECLK<='0';COUNT:=0;
END IF ;
END IF ;
END PROCESS;
PROCESS(PRECLK,TONE1)
VARIABLE COUNT11:INTEGER RANGE 0 TO 2047; BEGIN
IF (PRECLK'EVENT AND PRECLK='1')THEN
IF COUNT11 COUNT11:=COUNT11+1;FULLSPKS<='1'; ELSE COUNT11:=0;FULLSPKS<='0'; END IF ; END IF ; END PROCESS; PROCESS(FULLSPKS) VARIABLE COUNT2 :STD_LOGIC:='0'; BEGIN IF (FULLSPKS'EVENT AND FULLSPKS='1')THEN COUNT2:=NOT COUNT2; IF COUNT2='1'THEN SPKS<='1'; ELSE SPKS<='0'; END PROCESS; END ART; (4)顶层设计 VHDL源程序(DIANZIQIN.VHD) LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY DIANZIQIN IS PORT(CLK32MHZ: IN STD_LOGIC; HANDTOAUTO:IN STD_LOGIC; CODE1: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);--音符显示信号INDEX1: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--键盘输入信号HIGH1: OUT STD_LOGIC;--高低音节信号 SPKOUT: OUT STD_LOGIC);--音频信号 END; ARCHITECTURE ART OF DIANZIQIN IS COMPONENT AUTO PORT(CLK: IN STD_LOGIC; AUTO: IN STD_LOGIC; INDEX2: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); INDEX0: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END COMPONENT; COMPONENT TONE PORT(INDEX: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); CODE: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); HIGH: OUT STD_LOGIC; TONE0: OUT INTEGER RANGE 0 TO 2047); END COMPONENT; COMPONENT FENPIN PORT(CLK1: IN STD_LOGIC; TONE1:IN INTEGER RANGE 0 TO 2047; SPKS: OUT STD_LOGIC); END COMPONENT; SIGNAL TONE2:INTEGER RANGE 0 TO 2047; SIGNAL INDX:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); BEGIN U0:AUTOPORTMAP(CLK=>CLK32MHZ,INDEX2=>INDEX1,INDEX0=>INDX,AUTO=>HANDTOAUTO); U1:TONEPORTMAP(INDEX=>INDX,TONE0=>TONE2,CODE=>CODE1,HIGH=>HIGH1); U2:FENPIN PORT MAP(CLK1=>CLK32MHZ,TONE1=>TONE2,SPKS=>SPKOUT); END ART; 4波形仿真 (1)乐曲自动演奏模块的仿真(如图4-1所示) 图4-1乐曲自动演奏模块的仿真图 (2)音调发生模块的仿真(如图4-2) 图4-2 音调发生模块的仿真图 (3)数控分频模块的仿真(如图4-3) 图4-3数控分频模块仿真图(4)简易电子琴整个系统的仿真(如图4-4) 图4-4简易电子琴整个系统的仿真图 5 结束语 经过努力,简易电子琴的设计基本上完成了。在整个设计过程中,包括前期中期和后期,我都有着许多不同的体会: 1) 这个设计的基本是接触一门新的语言并加以应用,对于我来说,没有想到的是入手的速度比我的预料快,在以前编程的基础上,从接触到开始动手编程的时间得到了很大的缩短。知识的接收速度在很大的程度上决定了动手的时间。 2) VHDL的编程与C语言的编程有着本质的不同,然而以往形成的旧编程习惯在VHDL 编程中依然起着很大的作用。一通百通,不是没有道理的。对于学习新的知识并予以应用的信心,显得更足了。 3) VHDL的设计关键是电路逻辑设计,而一个程序的关键是总体设计。对于硬件设计接触不多的我们清楚这一点也许不无好处。 4)通过这个程序设计让我学会一种新的语言,对数字系统结构也有了更进一步的了解和认识,对我以后的学习有很大的帮助。希望其他人在看再做类似设计时有所借鉴。 通过几天的课程设计,我对数据库软件EDA技术、VHDL、等系列知识都有了一定的了解。使用EDA技术开发页面的能力也有了很大提高。 在整个设计过程中,有很多人对任务的完成给予了重要的支持和帮助。感谢老师给了我本次设计的机会并提供指导;感谢许多同学在我此课程设计遇到问题时给我的帮助使我能够顺利地进行设计的工作;论坛中有很多认识不认识的朋友也都为我的设计提出了很宝贵的建议,同样在这里感谢他们。 参考文献 《VHDL与数字电路设计》.卢毅, 赖杰. 科学 《VHDL语言100例详解——北京理工大学ASIC研究所》.北京理工大学ASIC研究所. 清华大学 《VHDL 程序设计》(第二版). 曾繁泰等. 清华大学 《VHDL入门与应用》雪松, 滕立中.人民邮电 《VHDL简明教程》.王小军.清华大学 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 课程设计任务书学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位:信息工程学院 题目: 简易电子琴电路的设计仿真与实现 初始条件: 可选元件:集成运算放大器LM324、电阻、电位器、电容若干,直流电源,或自备元器件。 可用仪器:示波器,万用表,直流稳压源,函数发生器 要求完成的主要任务: (1)设计任务 根据要求,完成对简易电子琴电路的仿真设计、装配与调试,鼓励自制稳压电源。 (2)设计要求 ①设计一简易电子琴电路,按下不同琴键即改变RC值,能发出C调的八个基本音阶,采用运算放大 ②选择电路方案,完成对确定方案电路的设计。 ③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图,确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系 统功能。 ④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。 ⑤选做:利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。 时间安排: 1、前半周,完成仿真设计调试;并制作实物。 2、后半周,硬件调试,撰写、提交课程设计报告,进行验收和答辩。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日 目录 1.模电课设概述 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2设计目的及意义 (1) 1.3开发环境proteus简介 (1) 2.电路原理 (3) 2.1 RC桥式振荡电路及频率选择 (3) 2.2振荡条件 (4) 3.总体方案设计 (5) 3.1实验电路设计思路 (5) 3.2设计电路图 (6) 3.3实验参数选择 (6) 4.仿真曲线及结果分析 (7) 4.1仿真操作过程及曲线 (7) 4.2仿真结果分析 (14) 5.实物制作及仿真、实物的差异 (15) 5.1实物制作过程和调试过程 (15) 5.2 仿真、实物的差异 (16) 6.心得体会 (17) 7.元件清单 (18) 8.参考文献 (19) proteus 7的使用及调试 定时器、中断、键盘接口数字电路、模拟电路的相关知识2、实现及编程 2.1程序框图 ) 2.2电路原理图 2.3程序内容 7个音调的产生方法 按k2让音调逆向输出 如何按k8+k2放出音乐和如何 让音乐停止 2.4汇编源程序 BUZZ EQU P2 BUZZ1 EQU P1.7 ORG OOOOH LJMP MAIN ORG 000BH LJMP INT_T0 ORG 001BH LJMP TIME1 ORG 8000H MAIN: MOV SP,#90H MOV BUZZ,#0FFH MOV TMOD,#11H SETB ET0 SETB ET1 SETB EA CLR TR0 START: MOV R0, BUZZ CJNE R0,#0FFH,KEY1 CLR TR0 SJMP START KEY1: CJNE R0,#0FEH,KEY2 MOV 30H,#0FBH MOV 31H,#0E9H LJMP SET_TIMER KEY2: CJNE R0,#0FDH,KEY3 MOV 30H,#0FCH MOV 31H,#5CH LJMP SET_TIMER KEY3: CJNE R0,#0FBH,KEY4 MOV 30H,#0FCH MOV 31H,#0C1H LJMP SET_TIMER KEY4: CJNE R0,#0F7H,KEY5 MOV 30H,#0FCH MOV 31H,#0EFH LJMP SET_TIMER KEY5: CJNE R0,#0EFH,KEY6 MOV 30H,#0FDH MOV 31H,#045H LJMP SET_TIMER KEY6: 囉* 祖 1IU ■□■1l ? ■CkUJUfiia ▼"■VZ AfiJkAAl ■E * F Wi -54 ■U A JM "bn iunTb —- P XF 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。 电子琴的设计 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物,属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此,单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 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8个按键,和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析,并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶,最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图,主要芯片,个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 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,这样我们就可以利用不同的频率的组合,构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便,我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号,因此,我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。一. 任务要求与总体设计方案 1.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1,2,3,4,5,6,7,8八个键,能够发出7个不同的音调,而且有一个按键可以自动播放歌曲,要求按键按下时发声,松开延时一小段时间,中间再按别的键则发另外一音调的声音,当系统扫描到键盘按下,则快速检测出是哪一个按键被按下,然后单片机的定时器启动,发出一定频率的脉冲,该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下,则启动中断系统。前面的发音停止,转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 1.2 设计方案 1.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成,它几乎不存在噪声,音响效果较好,而且由于所需驱动功率 1. 模电课设概述 现在的电子琴一般使用PCM或AWM采样音源。所谓采样就是录制乐器的声音,将其数字化后存入ROM里,然后按下键时CPU回放该音。甚至有一些高级编曲键盘可以使用外置采样(比如Tyros 3的硬盘音色)。现代电子琴并非“模仿”乐器音色。它使用的就是真实乐器音色。当然,现在力度触感在电子琴里是必备的。而且现代电子琴还加上了老式电子琴的滤波器,振荡器,包络线控制来制造和编辑音色。甚至也带上了老式电子琴的FM 合成机构。 本次课程设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计,按下不同琴键改变RC值,发出C调的八个基本音阶,采用运算放大器构成振荡电路,用集成功放电路输出音调,从而达到电子琴固有的基本功能。 2. Proteus软件简介 Proteus软件是由英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件,由ISIS和ARES两个软件构成,其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件,ARES是一款高级的布线编辑器,它集成了高级原理布线图、混合模式SPICE电路仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 Proteus软件的模拟仿真直接兼容厂商的SPICE模型,采用了扩充的SPICE3F5电路仿真模型,能够记录基于图表的频率特性、直流电的传输特性、参数的扫描、噪声的分析、傅里叶分析等,具有超过8000种的电路仿真模型。 Proteus软件支持许多通用的微控制器,如PIC、AVR、HC11以及8051;包含强大的调试工具,可对寄存器、存储器实时监测;具有断点调试功能及单步调试功能;具有对显示器、按钮、键盘等外设进行交互可视化仿真的功能。此外,Proteus可对IAR C-SPY、KEIL 等开发工具的源程序进行调试。 此外,在Proteus中配置了各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、频率计,便于测量和记录仿真的波形、数据。 3. 简易电子琴基本原理 3.1 音乐产生原理 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,这样我 电子工程学院课外学分设计报告 题目:简易电子琴设计 姓名:学号:35 专业:电子信息工程实验室:开放实验室班级:1211 设计时间:年月日——年月日 评定成绩:审阅教师: 目录 1. 设计任务、目的 (1) 2. 方案设计与论证(或基本原理与论证) (1) 3. 硬软件设计 (1) 4. 实现与测试(或调试) (5) 5.分析与总结 (6) 1. 设计任务、目的 1. 硬件电路设计(制作实物,行列键盘输入,至少21键,扬声器输出) 2. 驱动程序设计:扬声器驱动函数,键盘扫描函数 3. 结合驱动程序设计程序实现如下功能: - 按键发声 - 音乐播放(3首以上 2. 方案设计与论证(或基本原理与论证) 音乐是有由不同的音阶组成的,而不同的音阶又是由不同的频率发出的,那么产生不同的频率,就可以发出不同的音乐了。而利用单片机就可以产生不同的频率的方波,因此选择单片机为为主来设计。通过程序编写实现单片机输出不同的频率,输出的方波信号再通过功放输出声音。同时电子琴加入led用来显示。 本设计的主要工作是程序编写和焊电路板,通过程序让电子琴实现音乐演奏,歌曲播放以及记录已按下的音符,并播放,最后实现led显示。而硬件主要有单片机最小系统,键盘模块,发声模块,还有一个电源模块。 图2.1总体方案图 3. 硬软件设计 3.1硬件电路设计 图3.1硬件电路图 本系统有主控单片机、按键、led显示模块、扬声器模块以及电源组成。 1.单片机最小系统 单片机最小系统由STC89C51芯片、晶振、电容组成。 2.按键设计 按键采用4*6扫描;4根行线接P10-P13,六根列线接P14-P17以及P20,P21口共24个按键,0-20代表音符键,0-6代表低音1,2,3,4,5,6,7;7-13代表中音1,2,3,4,5,6,7; 14-20代表高音1,2,3,4,5,6,7;21号按键表示播放歌曲键,当按下21号键,进入播放歌曲函数,当按下22号键时,播放下一首歌曲,当按下23键时,退出播放返回主程序。而在主程序中时,代表演奏状态,当按下23号键时,进入录音状态,此时有个绿色的指示灯会亮。而进入录音后,再按一次23键,指示灯灭,退出录音状态,返回主程序。 3.Led灯设计 7个绿色的LED代表按键的音符DO,RE,MI...分别接到P0口的各个I端口音符DO 时,一个LED亮,音符MI时,2个LED亮…以此类推。有一个绿色LED指示当前状态,当电子琴处于录音时,LED亮,否则,灭。 4.扬声器模块 扬声器模块由扬声器、三极管和电阻组成。经过三极管的放大作用驱动扬声器发声。 3.2软件设计 题目: 简易电子琴的设计 初始条件: 1.运用所学的微机原理和接口技术知识; 2.微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 使用汇编语言设计一个能够用键盘运行的电子琴,(实现一个以上功能): 1.弹奏:用户每按一个键盘琴键就弹奏相应的音符; 2.演奏:按下键盘上某一个指定的建后自动弹奏预存琴谱功能; 3.变调:按下键盘上某一指定键后,再弹奏和演奏时琴键相应的音符频率变高; 按下另一指定键后,再弹奏和演奏时琴键相应的音符频率变低; 4.严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。 摘要 随着电子技术的发展,电子琴很为常见,硬件的设计很费人力与物力,因此软件的应用得到了很好的应用,这个简易电子琴设计采用了软硬件结合的方法完成了任务要求。应用了8255和8253的芯片,利用CPU,8086达到软硬件结合,从而实现电子琴的弹奏和演奏两种方式的应用。可以随心所欲控制电子琴是弹奏还是自动演奏。 此电子琴程序实现了: 1.弹奏:用户每按一个键盘琴键就弹奏相应的音符; 2.演奏:按下键盘上某一个指定的建后自动弹奏预存琴谱功能。 k0为控制键: 高电平时自动演奏。打到低电平时停止演奏。 低电平时可弹奏,K1,K2,K3,K4,K5,K6,K7分别为1,2,3,4,5,6,7 目录 ……………………………………………………………………………………………… 前言 第一章电子琴的设计要求和使用器件 1.1 初始条件 1.2 电子琴要完成的主要任务 1.3 电子琴课设的使用器件 1.4 设计方案的确定 第二章电子琴的硬件设计 2.1 电子琴的硬件框图 2.2 8255芯片的资料 2.3 8253芯片的资料 第三章电子琴的软件设计 3.1 程序流程图 3.2 发音程序 3.3 延时程序 3.4 停止发音程序 3.5 整体的软件汇编程序 第四章电子琴的调试和设计体会 4.1 硬件调试 4.2 软件调试 4.3 设计体会 第五章附录 5.1 参考文献 5.2 乐谱 5.3 成绩评定表 前言 随着电子技术的发展,计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的 作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。本课程设计是基于微机原理与接口技术的简单应用。微机技术目前运用最广泛的就是单片机。单片机是随着大规模集成电路的出现极其发展,将计算机的CPU,RAM,ROM,定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上,形成了芯片级的计算机,因此单片机早期的含义称为单片微型计算机(single chipmicrocomputer).它拥有优异的性价比、集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗的显著优点.主要应用于智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面,并且取得了显著的成果.单片机应用系统可以分为:(1)最小应用系统是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉,结构简单,常构成一些简单 电子技术课程设计报告 学院:电气与电子工程学院专业班级:电信班 学生姓名: 指导教师: 完成时间:2013 . 7 . 4 成绩: 简易电子琴设计报告 一. 设计要求 本设计是基于学校实验室的环境,根据实验室提供的实验条件来完成设计任务,设计一个简易电子琴。 (1).按下不同琴键即改变 RC值,能发出C调的八个基本音阶,采用运算放大器构成振荡电路,用集成功放电路输出。 (2).选择电路方案,完成对确定方案电路的设计。计算电路元件参数并记录对应不同音阶时的电路参数值、元件选择、并画出总体电路原理图,阐述基本原理。 (3).连接安装调试电路。 (4).写出设计总结报告。 二.设计条件 实验室为该设计提供的仪器设备和主要元器件如下: 电脑模拟、数字电子技术实验箱一台 集成运算放大器实验插板两块 直流稳压电源一台 数字万用表一块 主要元器件运放μA741、电阻、电容、导线等 电脑模拟、数字电子技术实验箱上有喇叭、三极管以及芯片的插座;集成运算放大器实验插板上有不同参数值的电阻和电容,可任意选用。 三. 设计的作用、目的 1.学会用仿真软件对设计的原理图进行仿真。培养创新能力和创新思维, 锻炼学生自学软件的能力,通过查阅手册和文献资料,培养独立分 析问题和解决问题的能力。 2.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 求是的科学态度和勇于探索的创新精神。 3.通过课程设计,使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资 料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。 4.掌握电子电路的一般设计方法,了解电子产品研制开发过程,巩固、 深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。 5.为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。 四.设计的具体实现 1.系统概述 本课程设计采用模拟电路中的RC正弦振荡原理。设计出的电子琴音阶频率满足国际标准,La调频率满足国际标准音C调频率440 Hz。模拟电路中的RC 正弦波振荡电路具有一定的选频特性,乐声中的各音阶频率也是以固定的声音频率为机理的。 简易电子琴是由RC选频网络、集成运算放大器、功率放大电路组成。其框图如图下所示: 其核心是集成运算放大器构成RC正弦波振荡器,实验板上提供了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,通过扬声器发出乐音。 2.单元电路设计(仿真)与分析 (1)八个音阶的频率 设计电子琴,就要进行八个音阶的调试。查阅资料得知C调各音的振荡频率如下表。 课程设计说明书 课程设计名称:数字逻辑课程设计 课程设计题目:简易电子琴 学院名称:信息工程学院 专业: ************** 班级: **** 学号: ******** 姓名: ***** 评分:教师: *** 20 11 年 6 月 28 日 随着社会的进步发展,音乐逐渐成为我们生活中很重要的一部分,而乐器更是应用广泛,几乎在更大软件均有乐器制造。所以本文就设计了一个简易电子琴。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,在现代音乐中扮演着重要的角色。 本实验着重讲述了如何使用555制作简易电子琴产生8个不同音阶控制电路的设计,当操作者按下8个按键即可产生8种不同的音调,然后通过LM386功率放大器进行音调放大。本实验完成了简易电子琴的设计和调试,其基本的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(用变阻器调节成8个所需电阻)来获得不同的频率,再经过LM386放大所以发出不同的音调。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。 当然在这之前要事先查阅资料,再查阅各个芯片的引脚功能的各个参数,同时还要了解震荡电路,与其产生震荡的原理,在根据震荡电路计算出电阻值,以便选择合适的电阻值,这些都是课前准备。测试电子琴要一步一步,首先是震荡电路的线路测试,尽量消除噪声,使音质能够清晰,这样电子琴就做成了。通过本次电子课程设计,不仅掌握了简易电子琴的设计,更重要的是提高了动手实践能力,从搜集各方面资料到检查电路,充分锻炼了分析问题以及解决问题的能力。 关键词:简易电子琴,NE555,LM386,声调 简易电子琴设计与实现 一、概述 1.1 课题设计目的及其意义 单片机(单片微型计算机)是大规模集成电路技术发展的产物,具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠等特点。单片机的应用相当广泛,从平常的家用电器到航空航天系统和国防军事、尖端武器都能找到它的身影。因此,单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 随着社会的发展进步,人们的生活水平也逐步提高,音乐已经成为了我们生活中很重要的一部分,在工作和学习之余,欣赏音乐不仅使身心得到放松,同时也提高人们的精神品质和个人素养。当代,爱好音乐的年轻人越来越多,也有不少人自己练习弹奏乐器,作为业余爱好和一种放松的手段,鉴于一些乐器学习难度大需花费太多精力,且其价格太过于高昂,使得一部分有这种想法的人不得不放弃这种想法,而电子琴又是一种新型的键盘乐器,它是现代电子科技与音乐结合的产物,价格相对便宜,能够满足一般爱好者的需求,因此,在现代音乐中扮演着重要的角色。故简易电子琴的研制具有一定的社会意义。 1.2 课题设计的任务与主要内容 本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个简单的电子琴。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。定时器按设置的定时参数产生中断,由于定时参数不同,就会发出不同频率的脉冲,不同频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出不同音调。 先根据要求设计硬件电路和编写相应的程序,然后进行仿真调试,最后细心焊接硬件电路图,将程序烤入芯片中,最终达到设计目的。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。 具体实现的功能:按下音符键可以发出相应的音符。 模电课程设计设计题目:简易电子琴 摘要 随着社会的发展,人们不仅仅要求物质生活,更需要精神上的满足。从古代的打击乐到现在的流行乐,音乐已成为人们生活中不了缺少的一部分。 本文设计的就是一个简易的电子琴,通过此电子琴可以调节其声调及输出音量。 此电子琴可以生成简单的七种声调并有一定的带负载能力,可以驱动喇叭发声。它由简单的集成运放构成,总共有五个模块,分别为电路输入部分、电压放大部分、电压缓冲部分(电压跟随器)、功率放大部分(甲乙类双电源互补对称电路)、电路输出部分(喇叭/示波器)。 关键词:电压放大器、示波器、功率放大、电压放大 课程设计要求 1.设计题目要求 1.1设计目的 (1)掌握RC振荡器的构成、原理及设计方法。 (2)熟悉模拟元件的选择、使用方法。 1.2设计要求 (1)能生成基本七种声调的正弦波形,幅度>1V。 (2)有一定的带负载能力,输出电阻较小,能驱动喇叭发声。 (3)集成运放构成。 1.3发挥部分 (1)输出音量可调。 (2)声调可调。 (3)其他。 课程设计思路 简易电子琴的设计思路主要是根据参考文献基于RC正弦振荡电路的电子琴和所学课本设计的。 在原电路的基础上,根据自己所学的知识,利用RC桥式振荡电路设计了电子琴电路的输入部分及电压放大部分,我们设计的电子琴有七个 基本的音阶,因此就有七个同电容不同电阻的选频网络,再经过简化就形成了最后的输入部分。 由于电压放大过大,为了使电路输出效果更好,在输出端采用前置级为运放的甲乙类双电源互补对称功率放大电路,为了使输出功率可调节,将运放的反馈电阻换成了可调电阻,并且阻值设定的比较小,这样的话输出电阻就比较小。输出部分连接的是示波器、频率计,可以很清楚的观察到输出频率是否满足要求,输出波形是否失真,方便调节。 设计方框图 图1 电路设计流程图 基于51单片机的简易电子琴设计 一.问题提出 为什么选择简易电子琴设计? 1.对于音乐的兴趣 我们对音乐都有着浓厚的兴趣,喜欢听钢琴曲,如理查德·克莱德曼演奏的《思乡曲》《星空》《秋日的私语》等,音乐在我们的生活中扮演着很重要的角色。有人曾说,喜欢音乐的人不会向恶。以前不以为然,可是随着这些年来慢慢喜欢上阴郁,听了越来越多的钢琴曲之后,觉得这句话非常有道理。音乐是用艺术家用音符记录世界,传达情感的一种艺术形式,音乐里有一种和谐之美,听音乐可以让人心情舒畅,与外界和谐统一。音乐现在已经成为我生活中很重要的一部分,我们每周都会抽些时间去欣赏世界名曲,作为对精神的洗礼。2.对于电子琴的好奇 好奇是人的天性,人类对于自然的认识,对于科学的探索,无不始于好奇。 我们对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,想通过学习单片机这个机会,深入了解电子琴的功能实现原理。 3.对于51单片机强大功能的信赖 51单片机有基本特性: (1)面向控制的8位CPU和指令系统 (2)4K字节的程序存储器(ROM或EPROM) (3)128字节的数据存储器 (4)可编程的并行I/O口P0~P3,有32位双向输入/输出线 (5)一个全双工串行口 (6)两个16位定时器/计数器 (7)五个中断源,两个优先级的中断结构 (8)一个片内时钟振荡器和时钟电路 (9)可以寻址64K字节的程序存储器和64K字节的外部数据存储器51单片机功能强大,性能日趋完善,在工业测控、智能仪器仪表、机电一体化产品、家电领域中应用广泛,因此基于51单片机设计简易的电子琴可行性非常大。 二.功能需求 1.能够实现基本的琴键功能 即每按下一个琴键,单片机能够检测到键盘的按键,并根据按键的位置,通过程序来控制,使蜂鸣器发出不同频率(音调)的声音,声音延迟一段时间,等到按键放开后,声音停止。然后再继续扫描,看是否有键按下,如此循环下去,即可实现基本的琴键功能。 2.能够实现调节电子琴音色的功能 在键盘上设置功能键,通过按键来选择不同的音色。当选通后,按下琴键,蜂鸣器就一直发出此种音色的声音。直到下一次再次按下音色选择功能键,才会改变音色。系统共设置五种音色:长笛音,钢琴音,小号音,小提琴音,短笛音,默认状态为钢琴音。 3.能够实现通过按键自动播放歌曲的功能 课程设计报告 题目:简易电子琴电路的制作 课程名称:模拟电子技术 院部名称: 专业: 班级: 学生姓名: 学号: 课程设计地点: 课程设计学时: 指导教师: 金陵科技学院教务处制 课程设计书写要求 课程设计报告原则上要求学生手写,要求书写工整。若因课程特点需打印的,要遵照以下字体、字号、间距等的具体要求。纸张一律采用A4的纸张。 课程设计报告书写说明 课程设计报告应包含一下七部分内容:1、摘要 2、目录 3、前言/引言 4、正文 5、结论、6、参考文献 7、附录,每部分的书写要求参见具体条目要求。 填写注意事项 (1)准确说明,层次清晰。 (2)尽量采用专用术语来说明事物。 (3)外文、符号、公式要准确,应使用统一规定的名词和符号。 (4)应独立完成实验报告的书写,严禁抄袭、复印,一经发现,以零分论处。 课程设计报告批改说明 实验报告的批改要及时、认真、仔细,一律用红色笔批改。实验报告的批改成绩采用百分制,具体评分标准由各院部自行制定。 实验报告装订要求 实验批改完毕后,任课老师将每门课程的每个实验项目的实验报告以自然班为单位、按学号升序排列,装订成册,并附上一份该门课程的实验大纲。 课程设计题目: 简易电子琴的制作 一、摘要 本课程设计以制作一个简易电子琴为最终结果,主要以硬件测试为主。首先进行电路分析,设计电路图,其次考虑所有可能出现的问题,完善电路图,再选择合适的器件,最后按照电路图线路搭试,调试测试,直至达到理想的目标。 关键字:电子琴振荡电路放大器 二、目录 三、前言 本次课程设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计,按下不同琴键改变RC值,发出C调的八个基本音阶,采用运算放大器构成振荡电路,用集成功放电路输出音调,从 而达到电子琴固有的基本功能。 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 2 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 3 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。 1 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 Hefei University EDA课程设计报告 设计题目:简易电子琴设计专业:12级自动化(1)班姓名:王永 学号:1205033013 指导老师:康南生 EDA 课程设计、课程(学年)论文任务书 课程编号EDA 课内/外周数(学时数)1周指导地点 38-401 集中□分散 □. 学生姓名:王永系(部)、专业:自动化班级:(1) 题目EDA简易电子琴 完成的任务(包括内容及要求、设计流程、论文提纲、阅读资料文献等具体要求等): 1、基本要求 (1)利用数控分频器设计一个电子琴硬件电路和音乐发生器。 (2)演奏时可以选择手动按键演奏。 (3)演奏也可以选择自动播放已存入的乐曲,并自动重复播放。 2、选做部分(至少选做一项) (1)自动重复播放。 (2)其他。 论文字数须达到3000至5000字,正文包含标题、摘要、关键词、正文和参考文献5个部分。参考文献5篇,其中外文文献1篇,论文中引文按规范标出。 具体教学进程、时间安排与具体内容: 第10周:布置选题 第11周-15周:完成设计 第16周:完成课程设计说明书 第17周:作品演示及考核 参考文献: [1] 卢毅,赖杰。VHDL与数字电路设计【M】。北京:科学出版社,2001.3 [2]陈雪松,滕立忠。VHDL入门与应用。北京:人民邮电出版社。 [3]焦素敏,eda技术基础。北京:清华大学出版社。2009.8 [4] VHDL Language Reference Guide ,Alde Inc . Henderson NV USA ,1999 其他要求: 完成选做部分要求至少一项。 指导教师 (签名) 2010年 11 月 5 日 教研室审定意见(选题、资料、工作量等是否合适): 选题合适,工作量适宜,资料收集齐全,同意使用。 教研室主任(签名) 2010年 11 月 5 日 注:本表打印,一式三份,学生个人、系(部)(归档)、教务处(备案)各一份 课程设计说明书 课程设计名称:数字电路课程设计 课程设计题目:简易电子琴 学院名称:南昌航空大学信息工程学院 专业:班级: 学号:姓名: 评分:教师: 20XX 年月日 模拟电路课程设计任务书 20 14 -20 15 学年第 2学期第 7 周- 9 周 题目简易电子琴 内容及要求 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。 ②其频率分别为:1:261.6、2:293.6、3:329.6、4:349.2、5:392.0、6:440.0、7:439.9、0:523 ③利用集成功放放大该信号,驱动扬声器 ④设计一声调调节电路,改变生成声音的频率 进度安排 第7周周一至第7周周五:查资料,完成原理图设计及仿真; 第8周周一至第8周周五:完成系统的制作、调试; 第9周:设计结果检查; 第9周:撰写设计报告。 学生姓名: 指导时间周二、周三、周四指导地点: 任务下达年月日任务完成年月日 考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□√ 3.实际操作□√ 4.其它□ 指导教师系(部)主任 注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份 备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。 本次课程设计所制作的是一块简易电子琴,主要通过NE555定时器芯片构成多谐振荡电路,这个电子琴主要有8个音符,通过8个电位器及琴键开关构成音符控制电路,改变电位器阻值来改变个音符频率,从而达到所要音符频率要求,最后通过小喇叭发出不同频率的声音。 本次实验通过平时的课程学习结合网上查资料了解其中所需芯片的使用方法先做出电子琴原型,然后用示波器挨个检查每个音阶对应的频率,不断改进音准,最后才得以完成实验。本次实验提高了我们对数字电路这门课程的理解,让我们在课堂上所学的知识得以实践,加深了我们对这门课的理解。 【关键词】:电子琴,频率,可调电阻,音调 东北石油大学课程设计 课程单片机课程设计 题目简易电子琴设计 院系电气信息工程学院测控系 专业班级测控技术与仪器二09-1班 学生姓名刘鑫 学生学号0906******** 指导教师刘霞路敬祎 2011年4月6日 东北石油大学课程设计任务书 课程单片机课程设计 题目简易电子琴设计 专业测控技术与仪器姓名刘鑫学号0906******** 一、任务 设计一款基于AT89S51单片机的简易电子琴,实现利用所给键盘的八个键,能够发出8个不同的音调。 二、设计要求 [1] 利用所给键盘的八个键,能够发出8个不同的音调,并且要求按下按键发声,松开延时一段时间停止,中间再按别的键则发另一音调的声音。 [2] 当系统扫描到键盘上有键被按下,则快速检测出是哪一个键被按下,然后单片机的定时器被启动,发出一定频率的脉冲,该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出相应的音调。 [3] 写出详细的设计报告、给出全部电路和源程序。 三、参考资料 [1] 张毅刚,彭喜元,单片机原理与应用[M].北京:高等教育出版社,2007.10 [2] 张毅刚, MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版,1999. [3] 李广弟,单片机基础[M].北京:北京航天航空大学出版社,2001. [4] 杨振江,智能仪器与数据采集系统的新器件及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001. [5] 彭介华,电子技术课程设计指导[J].北京:高等教育出版社,1997. 完成期限2011.3.28至2011.4.8 指导教师刘霞路敬祎 专业负责人曹广华 2011年3月28 日 目录 第1章绪论 (3) 1.1 电子琴概述 (3) 1.2 简易电子琴技术状况 (3) 1.3 本设计任务 (4) 第2章总体方案论证与设计 (5) 2.1 总体硬件组成框图 (5) 2.2 播放模块 (5) 2.3 按键控制模块 (5) 第3章系统硬件设计 (6) 3.1 中心控制模块的硬件设计 (6) 3.2 播放模块的硬件设计 (7) 3.3 按键控制模块的硬件设计 (7) 第4章系统的软件设计 (8) 4.1 整体软件流程 (8) 第5章系统调试与测试结果分析 (9) 5.1 使用的仪器仪表 (9) 5.2 系统调试 (9) 5.3 测试结果 (9) 结论 (10) 参考文献 (11) 附录1 程序 (12) 附录2 仿真效果图 (14) 北京交通大学 电子技术课程设计报告 随着科学技术的发展和人类的进步,电子技术已经成了各种工程技术的核心,特别是进入信息时代以来,电子技术更是成了基本技术,其具体应用领域涵盖了通信领域、控制系统、测试系统、计算机等等各行各业 生活中常使用到许多的电子设备,它给我们生活上的便利与影响。而电子琴就是一个很明显的例子,这些有时甚至含有内建音乐,有时又可以千变万化,真让人想动手试试看,因此我们对它产生了许多问题与想象。本文就是关于用555定时器制作简易电子琴的过程及基本原理。 1.方案介绍 1.1.总体框图 , 1.2.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 1.3.方案选择 【设计方案一】 数字电路电子琴 采用一个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,电阻,按键及电容组成。 【设计方案二】 单片机电子琴 程序可分如下: 初始化模块、判断按键模块、键值处理模块、音乐处理模块、中断模块、0处理模块、表单模块。 初始化模块:对8279键盘的部分进行初始化和中断初始化。 键值处理模块:用8279的状态字来判断它是否按键(FIFORAM不能清除已处理的数据,但8279的状态字会发生相应改变)。输入的键值与1-8的物理值01H-08H进行比较,如果与其中某个数相等,则跳到1-8的键值处理模块;如果是9或者A,则跳到音乐处理模块。如果输入是0,则跳到0处理模块。结尾跳到初始化模块。 音乐处理模块:专门处理音乐中的1-8的发音。它们发音不同是因为波的频率不同,所以要发出不同的音,只要实现发出的波的频率不同即可。于是,可通过定时的方法来中断产生不同的方波。可把1-8的定时初值放在一个表单内。 中断模块:T0中断是为键值处理模块服务;T1中断是为音乐处理模块服务。 0处理模块:在音乐处理过程中,按下0则音乐暂停,此时可如其他按键(包括音乐按键)。当再按下0键时,则最近继续的音乐中断。 表单模块:TAB音符表单存放1-8的ASCII码值;FREQUENCY音符初值表单存放1-8音符的中断初值;DAT、DAT1分别存放两首歌曲相应的中断初值和节拍等信息。 综上:第一种方案简易,易于实现,所用知识为数字电子技术。接下来将介绍这种方案。 2.1基于单片机的简易电子琴设计课程设计
简易电子琴课程设计
简易电子琴的设计与仿真.
课程设计简易电子琴
(完整版)基于51单片机简易电子琴的设计
模电课程设计简易电子琴的设计
简易电子琴
最新简易电子琴的设计
简易电子琴设计报告
简易电子琴课程设计[1]
简易电子琴设计与实现
简易电子琴设计毕业设计
#基于51单片机的简易电子琴设计
模电课程设计——简易电子琴的制作
简易电子琴课程设计报告.
简易电子琴的设计
推荐-简易电子琴课程设计 精品
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555简易电子琴设计报告