简易电子琴电路设计

目录

中北大学课程设计任务书 ......................... 错误!未定义书签。前言. (5)

（一）设计目的 (6)

（二）设计要求 (6)

（三）设计容 (6)

（1）总体框图 (6)

（2）频率的选定 (7)

（3）555定时器 (7)

（4）电路基本原理 (9)

（5）调试与结果 (9)

（6）原理图 (10)

（7）PCB板图 (10)

（8）总结 (11)

（四）主要参考文献 (11)

中北大学

课程设计任务书

2011/2012 学年第 1 学期

学院：电子与计算机科学技术学院

专业：电子科学与技术

学生姓名：高月学号：0906044106 课程设计题目：简易电子琴电路设计

起迄日期:2011年12月 19 日~ 2012年1 月5日课程设计地点:电子科学与技术系机房

指导教师:孟令军副教授

系主任：文怡

下达任务书日期: 2011年 12月 19日

课程设计任务书

课程设计任务书

前言

电子琴最早是由美国发明家于上世纪20年代末发明，并于30年代制造投放市场的。电子琴不是钢琴的简易版，电子琴不是起源于钢琴，它们是两种不同的乐器，电子琴也起源于钢琴，电子琴起源于管风琴。电子琴分单排键电子琴和双排键电子琴（电子管风琴）。1959年日本生产出世界上第一台立式双排键电子琴，它有三层键盘。

近年来，电子琴发展迅速，不论是在制造工艺上、操作程序上还是在演奏技法上都有了突飞猛进的发展，这在乐器发展史上是其他任何乐器所不能比拟的。自从八十年代电子琴进入我国以来，电子琴以它适合中国国情、经济适用、表现力强、功能强大而受到广大的初学者、音乐爱好者、专业音乐工作者，音乐家的喜爱，可以说现在电子琴在中国的普及率是很高的。这无论是对提高整个人们的音乐素质，还是对音乐的发展都是功德无量的事。

电子琴适合与初学者，适合中国国情，适合幼儿、儿童、少年学习，表现力丰富，电子琴的强大功能，使专业音乐工作者有广阔的创作和表现空间，电脑技术的应用，拓宽了电子琴的应用空间，总之，电子琴促进了音乐教育的发展。

（一）设计目的：

1、了解电子琴的基本工作原理；

2、掌握定时器等中规模数字集成器件的逻辑功能和使用方法。

3、掌握利用protel绘制电路原理图与制作PCB图的方法。

4、Protues仿真。

（二）设计要求：

1、查阅所用器件技术资料，详细说明设计的电子琴工作流程；

2、自行设计一个由琴键、扬声器等按钮构成的简易电子琴，至少满足基本的发声功能。

（三）设计容：

通过查阅资料，此次设计一个简易电子琴，采用基本的组合逻辑电路方案。（1）总体框图

（2）频率的选定

要使扬声器发出不同的音调，就得输入不同频率，利用在555定时器组成的多谐振荡器的五端加入不同的电压可产生不同频率的电压信号。因而，可通过引入开关控制的八个不同阻值的电阻来达到改变电压的目的。八个音符对应的频率值分别如下：

（3）555定时器

555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模

集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS

工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定

时器 556/7556。555 定时器的电源电压围宽，可在

4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流

约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路

电平兼容。

555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图2.9.2 所示。它部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，

一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压V

CC /3 和 2V

CC

/3。

按键 1 2 3 4 5 6 7 8

音符 1 2 3 4 5 6 7 I

频率值524 588 660 698 784 880 988 1048

555管脚名及功能

输入

输出

D R

11V 12V O V D T 状态

0 / / 低 导通 1

>2/3

CC V >1/3 CC V

低

导通

1

<2/3

CC V >1/3 CC V 不变 不变

1

<2/3

CC V <1/3 CC V 高 截止

1

>2/3

CC V

<1/3 CC V 高 截止

脚号 脚名 功能 脚号 脚名 功能 1 GND 地 5 Control Voltage 控制电压 2 Trigger 触发 6 Threshold 阀值 3 Output 输出 7 Discharge 放电端 4 Reset

复位

8 Vcc

电源

（4）电路基本原理

本次设计采用555定时器构成的多谐振荡器组成简易电子琴。如图由555

定时器和外接元件R

1、R

2

、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有

稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R

1、R

2

向C充电，以及C通过R

2

向放电端放电，使电路产生振荡。电容C在和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波。

输出信号的时间参数是：

T=T

W1+T

W2

T W1=0.7（R

1

+R

2

）C

T W2=0.7R

2

C

其中，T

W1为V

C

由1/3V

CC

上升到2/3V

CC

所需的时间，T

W2

为电容C放电所需的时间。

从而通过改变电阻及电容的值，推算出各个音符的电阻分别为：

do re mi fa so la si do

148k 121k 59k 86k 66k 48k 32k 25k （5）调试与结果

1.根据电路图组装电路。

2.检查元件的接线。

3.接通电源，按各键，看是否有结果。

4.第一次实验，接通电路一直发出连续的同一音符的声音。

5.re按键被锁定，所以一直发出re音。打开红色锁定按钮，重复进行第4

步。

6.电路接通后，按不同的开关分别发出do re mi fa so la si do八个音。

试验成功