模电课程设计-简易电子琴的设计知识讲解
简易电子琴的设计

简易电子琴的设计
一、设计题目:设计一简易电子琴,要求能够发出1、2、3、4、5、6、7 等七个音符。
使用元件:AT89C51、LM324,喇叭,按键等二、设计目的
(1)能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识有进一步的认识,独立对其进行测试与检查。
(2)熟悉8051 单片机的内部结构和功能,合
理使用其内部寄存器,能够完成相关软件编程设计工作。
(3)为实现预期功能,能够对系统进行快速的调试,并能够对出现的功能故障进行分析,及时修改相关软硬件。
(4)对软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。
三、系统硬件图流程图:原理:(一)音乐产生原理及硬件设计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,这样我们就可以利用不同的频率的组合,即可构成我们所想要的音乐了,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
阶对应频率关系弄正确即可。
tips:感谢大家的阅读,本文由我司收集整编。
仅
供参阅!。
简易电子琴(NE555,LM386)

课程设计说明书课程设计名称:模拟电路课程设计课程设计题目:简易电子琴模拟电路课程设计任务书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,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:查阅资料,学习仿真软件,确定方案,完成原理图设计及仿真;第8周:领元器件、仪器设备,制作、焊接、调试电路,完成系统的设计;第9周:检查设计结果、撰写课设报告。
音乐在人类社会扮演着重要的角色,传统的乐器学习难度大且价格高昂,而一些简易的电子乐器价格相对便宜,能满足一般爱好者需求。
故研制电子乐器具有一定社会意义。
本次课程设计中,采用NE555和LM386功率放大器来完成设计要求。
利用555定时器构成多谐振荡器,通过8个按键控制不同的RC组合使其产生不同频率八个基本音阶的脉冲信号波,通过LM386功率放大器驱动扬声器,即可发出八个音阶的音乐。
关键词:简易电子琴、NE555、LM386、8个音阶第一章系统组成 (1)1.1系统框图 (1)1.2系统介绍 (1)第二章各模块设计 (2)2.1按键开关模块 (2)2.2振荡器模块 (2)2.3扬声器模块 (3)第三章仿真图及分析 (4)3.1仿真波形图 (4)3.2仿真结果分析 (7)第四章设计结果分析 (8)第五章实验小结 (9)参考文献 (10)附录A 元件清单 (11)附录B 焊接实物图 (12)第一章 系统组成1.1系统框图图1.1系统框图采用555集成定时器组成简易电子琴,整个电路由振荡器、LM386功放器、扬声器和按键开关等部分组成。
主振荡器是由555定时器,八个按键开关,外接电容C1、C2,外接电阻R8以及R1-R7(用8个可调电阻调成所需电阻元件)等元件组成。
简易电子琴课程设计

简易电子琴电路的设计与制作一?实验目的1、将课程的理论知识转换为技能。
2、掌握简易电子琴的组成原理及设计方法。
3、掌握集成555定时器应用电路的设计、制作与调试方法。
4、掌握制作电子电路的技能。
5、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,并掌握合理选用的原则,掌握电子仪器的正确使用6、学会电子电路的安装与调试技能。
7、学会撰写课程设计总结报告。
8、通过课程设计的综合训练,为以后毕业设计打下一定的基础二?实验设备NE555两个、琴键开关8个(小体积)、按键开关1个、扬声器1个(5V蜂鸣器)、电容0.1μF1个、电容0.01μF1个电容4.7μF1个,、22μF1个、系列电阻:148kΩ、121kΩ、95kΩ、86kΩ、66kΩ、48kΩ、32kΩ、25kΩ、10 kΩ、1 kΩ、5 kΩ、2 kΩ、4.7kΩ若干。
三极管9013、9012、9014各两个。
φ3红色发光管8个。
可调电阻(电位器)60~100 kΩ8个(参考型号104、105、103、504、503),面包板用独股线导线若干。
大面包板1块,三联焊接板1块,焊锡、焊油若干。
万用表一块、镊子一把、斜嘴一把。
三?课程设计任务及要求1、用555定时器和电子元件设计一个简易电子琴,实现C调八个音1阶1.2.3.4.5.6.7.i,具有一般演奏功能。
2、设计电路,按照音阶频率要求选择器件参数,各音阶对应的频率为:1(264Hz)、2(297Hz)、3(330Hz)、4(352Hz)、5(396Hz)、6(440Hz)、7(495Hz)、 i(528Hz)。
3、用琴键控制音阶,用指示灯显示发出音阶,按下琴键相应指示灯亮,发出准确的音阶音。
4、仿真验证设计电路,接通仿真电路琴键开关可以听到扬声器发出的准确音阶。
5、在面包板上搭接电路,调整电路参数,达到仿真音阶,做到用人耳识别,音色不失真。
6、设计电路板,组装、焊接、调试达到设计的仿真实验效果,使设计尽量成品化。
简易电子琴设计

简易电子琴设计简易电子琴是一种小型的电子乐器,通常由键盘、振荡器和音频放大器等组成。
在这篇文档中,我将讨论如何设计一个简易电子琴,并提供一些有用的技巧和建议。
首先是电子琴的键盘设计。
一个常见的设计是使用数字编码器。
这种编码器可以将按键转换为电路信号,并将信号传输到微控制器。
然后,微控制器会读取信号并产生相应的音符。
这样,使用数字编码器可以大大简化电子琴的设计和构造。
另一个设计选择是使用弹簧开关。
这种开关通常用于电子琴和其他类型的音乐键盘上。
它们是非常可靠的,并且对于手指触感来说非常好。
但是,制作这种开关需要很高的技术水平和精巧的工艺。
接下来是电子琴的振荡器设计。
振荡器是电子琴最重要的部分之一,因为它决定了音符的音高。
一种常见的振荡器类型是RC振荡器。
RC振荡器由一个电容器和一个电阻器组成,可以产生一个稳定的频率。
您可以使用多个RC振荡器,每个振荡器控制一个特定的音高。
除了RC振荡器,还有其他类型的振荡器可以使用。
例如,DDS(直接数字合成)振荡器非常精确,但需要更多的硬件和软件支持。
最后是音频放大器设计。
音频放大器将振荡器产生的信号放大,以便您可以听到音乐。
一个常见的音频放大器类型是放大器电路(amplifier circuit)。
放大器电路由一个NPN型晶体管和一个耦合电容器组成。
这种电路提供了良好的音频放大性能,而且易于构造。
在电子琴设计和构造过程中,还需要考虑一些其他因素。
例如,将键盘和其他部件安装在一个盒子里,以便更好的保护电路。
此外,选择适当的电源也非常重要,以确保电子琴的正常运行。
总之,设计简易电子琴需要一些专业技术和经验,但这并不是让初学者感到无所适从。
只要你有耐心和学习心态,还有一些基本的电子制作工具,那么你也可以制作出你自己的简易电子琴。
希望这些技巧和建议能够为您的创作提供有用的帮助。
简易电子琴设计-毕业设计

简易电子琴设计-毕业设计简易电子琴设计-毕业设计引言:在现代科技的飞速发展下,电子琴作为一种电子乐器,已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
本文将介绍一种简易电子琴的设计方案,旨在帮助毕业设计的学生们更好地理解电子琴的工作原理,并能够通过实践来提高自己的设计能力。
一、设计目标我们的设计目标是制作一款简易电子琴,具备以下功能:1. 发出不同音调的声音;2. 支持多个音符同时发声;3. 具备简单的音效调节功能。
二、硬件设计1. 主控芯片选择我们选择了Arduino UNO作为主控芯片,因为它具备较强的计算和控制能力,并且易于学习和使用。
2. 输入设备设计为了模拟钢琴键盘,我们使用了12个按钮作为输入设备,分别对应12个音符。
通过按下不同的按钮,可以触发不同的音符发声。
3. 输出设备设计为了发出声音,我们使用了一个小型扬声器作为输出设备。
通过控制扬声器的震动频率和幅度,可以发出不同音调的声音。
4. 电源和连接设计我们使用了一个9V电池作为电源,通过Arduino UNO的电源接口供电。
同时,我们还需要使用杜邦线将按钮和扬声器与Arduino UNO连接起来。
三、软件设计1. 初始化设置在Arduino代码中,我们首先需要进行初始化设置。
包括定义输入输出引脚、配置扬声器和按钮的工作模式等。
2. 按钮扫描在电子琴中,我们需要实时检测按钮的状态,以确定用户是否按下了某个按钮。
通过循环扫描每个按钮的状态,我们可以实现按钮的按下和松开的检测。
3. 音符发声当用户按下某个按钮时,我们需要根据按钮的编号来确定对应的音符,并通过控制扬声器的震动频率和幅度来发出相应的声音。
4. 音效调节为了增加音乐的表现力,我们可以在代码中添加一些音效调节功能。
例如,通过改变扬声器的震动频率和幅度,可以实现音符的延长、颤音等效果。
四、实验结果经过一段时间的设计和调试,我们成功地制作出了一款简易电子琴。
通过按下不同的按钮,我们可以发出不同音调的声音。
课程设计-简易单片机电子琴设计ecit

简易单片机电子琴设计引言:随着社会的发展进步,音乐逐渐成为我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。
我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。
1.设计任务要求本文的主要内容是用AT89C51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。
2.硬件电路设计硬件电路的设计,决定了整个流程的发展,其中包含了单片机以内的全部器件的连接以及其他硬件电路的设计。
首先,必须了解选用的的元器件的各项性能指标与工作原理。
本设计硬件电路包括最小系统、音频功放电路、控制电路和显示电路四大部分。
最小系统只要是为了使单片机正常工作。
音频功放电路用于产生所要实现的音乐。
控制电路只要由开关和按键组成由操作者根据相应的工作需要进行操作。
显示电路主要是为了显示音调。
1.80C51属于MCS-51系列单片机,由Intel公司开发,其结构是8048的延伸,改进了8048的缺点,增加了如乘(MUL)、除(DIV)、减(SUBB)、比较(CMP)、16位数据指针、布尔代数运算等指令,以及串行通信能力和5个中断源。
采用40引脚双列直插式DIP(Dual In Line Package),内有128个RAM单元及4K的ROM。
80C51有两个16位定时计数器,两个外中断,两个定时计数中断,及一个串行中断,并有4个8位并行输入口。
简易电子琴设计原理
简易电子琴设计原理简易电子琴是一种简化乐器,使用电子元件代替传统乐器的发声部分。
设计原理可以分为以下几个方面来理解:音频输入与处理、数字到模拟转换、音频输出与控制、按键与电路连接、电源供应。
首先是音频输入与处理。
电子琴需要能够接受外部音源作为输入,并对其进行处理。
一种常用的方法是使用音频放大器来放大输入信号,并通过滤波器去除不需要的频率成分。
这样可以确保只有需要的音频信号被传递到下一步处理。
接下来是数字到模拟转换。
电子琴需要将数字音频信号转换为模拟音频信号,以便将其输出到扬声器或耳机中。
这通常通过数字模拟转换器(DAC)来完成。
DAC将数字音频信号转换为模拟电压信号,以便用来驱动扬声器产生声音。
音频输出与控制是电子琴设计中的另一个重要方面。
一般来说,电子琴需要有扬声器或耳机输出,以便让用户听到所演奏的音乐。
扬声器通常通过音频放大器来驱动,以增加输出音量。
同时,电子琴还需要控制音频输出的音量、音调等参数,这可以通过一些电路组件和控制器实现。
按键与电路连接是电子琴设计中的另一个关键步骤。
按键是用来演奏音符的中心组件。
每个按键都与电路中的一个音频发生器相连。
当用户按下某个按键时,相应的音频发生器会产生特定频率的声音。
这个声音会通过前面提到的音频输出装置传送给扬声器。
最后是电源供应。
电子琴需要适当的电源供应来提供所需的电能。
通常,这可以通过使用电池或外部电源适配器来实现。
电池通常是供电的便捷方式,而外部电源适配器可以在长时间使用时提供稳定的电能。
总的来说,简易电子琴的设计原理主要涉及音频的输入、处理、输出,以及按键与电路的连接,同时也需要适当的电源供应。
这些原理结合起来,构成了一个基本的电子琴设计。
当然,实际的设计中还有许多其他细节和特定的技术可以应用,使得电子琴更加完善和多样化。
微机原理课程设计-简易电子琴设计
简易电子琴设计一、设计目的通过课程设计使学生更进一步掌握微机原理及应用课程的有关知识,提高应用微机解决问题的能力,加深对微机应用的理解。
通过查阅资料,结合所学知识进行软、硬件的设计,使学生初步掌握应用微机解决问题的步骤及方法。
为以后学生结合专业从事微机应用设计奠定基础。
二、设计的原始资料及依据(1)查阅定时器8254,可编程8255及音节的频率范围等资料。
(2)通过改变键盘输入来改变8254输出频率,实现扬声器发音。
三、设计的主要内容及要求内容:利用微机原理试验箱,设计简易电子琴。
要求:(1)可以弹出7个音阶。
(2)弹奏简短音乐。
四、对设计说明书撰写内容、格式、字数的要求1.课程设计说明书(论文)是体现和总结课程设计成果的载体,一般不应少于3000字。
2.学生应撰写的内容为:目录、正文、参考文献等。
课程设计说明书(论文)的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计(论文)撰写规范》执行。
应做到文理通顺,内容正确完整,书写工整,装订整齐。
3.说明书(论文)手写或打印均可。
手写要用学校统一的课程设计用纸,用黑或蓝黑墨水工整书写;打印时按《沈阳工程学院毕业设计(论文)撰写规范》的要求进行打印。
4. 课程设计说明书(论文)装订顺序为:封面、任务书、成绩评定表、目录、正文、参考文献。
五、设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求;提交课程设计说明书一份。
在说明书中要有设计原理、硬件电路接线图、设计的程序及必要注释等。
六、时间进度安排;七、主要参考资料(文献)。
1、《微机原理与应用》大连理工大学出版社2、《微机原理与接口技术》北京航空航天大学出版社3、《微型计算机原理与汇编语言》电子工业出版社4、《8088/8086汇编语言程序设计》中央广播电视大学出版社沈阳工程学院微机原理及应用课程设计成绩评定表系(部):自动控制系班级:自本051 学生姓名:陈阳摘要微机原理课程设计——设计简易电子琴本实验是利用微机原理试验箱、8255芯片、8254芯片、键盘、扬声器等硬件设备,设计简易电子琴。
简易电子琴设计报告(完整版)
中南民族大学课程设计题目简易电子琴学院计算机科学学院专业班级姓名指导教师2010 年 6 月23 日电子技术课程设计三、时间安排1.第10周:布置设计任务,讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求。
完成选题。
2.第10 ~ 14周:完成资料查阅、设计、仿真。
3.第15 ~ 16周:制作与调试,完成课程设计报告撰写。
4.第16 ~ 17周:提交课程设计报告,课程设计验收,答辩。
目录摘要 (5)关键词 (5)1 绪论 (5)2 技术指标及要求 (5)2.1 设计任务及要求 (5)2.2 设计思想 (6)3 方案论证及整体电路工作原理 (6)3.1 方案论证 (6)3.2 整体电路工作原理 (7)4 单元电路设计:计算,元器件选择及电路图 (7)4.1 RC串并联选频网络电阻的选择 (7)4.2 滤波电容的选择 (8)4.3 电路图如下所示 (9)5 Multisim仿真结果显示 (9)6课程设计成果展示: (12)7元件及器件明细 (13)8成果评价,设计特点,存在的问题及改进意见 (14)8.1 成果放入评价: (14)8.2 本次设计的特点 (14)8.3存在的问题和改进的意见 (14)9设计总结: (14)10附录: (14)摘要简易电子琴一般是由正弦波产生电路,功率放大电路和滤波电路组成。
简易电子琴是通过RC串并联网络和集成运放产生一个稳定的正弦波(要产生八种不同的音调,在输入端就并联了八种不同的RC支路)。
由于该正弦波功率很小,无法驱动喇叭正常工作,须得在正弦波后面加一个集成功放,把正弦波放大之后再通过滤波网络滤去高频干扰信号,以此来实现对喇叭的驱动。
关键词正弦波发生器,功率放大,滤波网络1 绪论电子琴对于丰富人类的精神生活有着很重要的作用,已经进入了家家户户的生活。
而我们利用基本的工作原理设计了一个简易电子琴,能达到基本的电子琴的要求,当然也能弹奏出简单的曲目。
通过设计词电路,我了解了简易电子琴的基本工作原理,在一定程度上对现代电子琴的了解有作用,而且做这样一个简易电子琴能然让我很好的利用模电知识。
简易电子琴单片机课程设计
简易电子琴单片机课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握简易电子琴单片机的基本原理和组成结构,理解其工作流程。
2. 使学生了解并掌握电子琴音阶与音符的关系,能够识别常见音符及其对应的单片机程序编写方法。
3. 帮助学生掌握基础编程知识,能够使用相关软件编写简易电子琴程序。
技能目标:1. 培养学生运用单片机进行音乐创作的能力,能够编写并演奏简单曲目。
2. 提高学生动手实践能力,能够独立完成简易电子琴单片机的组装和调试。
3. 培养学生团队协作和问题解决能力,能够在团队中共同完成课程项目。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子琴音乐创作的兴趣和热情,激发学生探索音乐世界的欲望。
2. 培养学生勇于尝试、不断探索的精神,增强面对困难的勇气和信心。
3. 培养学生环保意识和创新精神,关注科技发展,认识到科技进步对音乐产业的影响。
本课程针对高年级学生,结合学科特点,以实用性为导向,将理论知识与实践操作相结合。
课程目标旨在让学生在学习过程中,既能掌握电子琴单片机的基本知识,又能提高动手实践和团队协作能力,同时培养对音乐的热爱和科技创新意识。
通过分解课程目标为具体学习成果,为后续教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 简易电子琴单片机原理及结构- 了解单片机的基本概念及功能- 学习简易电子琴单片机的组成结构及工作原理- 教材章节:第三章 单片机原理及其应用2. 音阶与音符关系- 掌握音阶与音符的基本概念及对应关系- 学习简易电子琴音阶与单片机程序编写方法- 教材章节:第四章 音乐基础与编程3. 编程知识与软件应用- 学习基础编程知识,如C语言基本语法、数据类型等- 掌握相关编程软件的使用,如Keil、Proteus等- 教材章节:第五章 单片机编程与仿真4. 动手实践与项目制作- 完成简易电子琴单片机的组装、调试与演奏- 课程项目:团队协作完成一首简单曲目的电子琴演奏- 教材章节:第六章 单片机项目实践5. 回顾与拓展- 对所学知识进行总结回顾,巩固学习成果- 探讨简易电子琴单片机的拓展应用,如与其他智能硬件的结合- 教材章节:第七章 单片机拓展应用教学内容根据课程目标制定,保证科学性和系统性。
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模电课程设计-简易电子琴的设计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,这样我们就可以利用不同的频率的组合,即可构成我们所想要的音乐了。
音调主要由声音的频率决定,乐音(复音)的音调更复杂些,一般可认为主要由基音的频率来决定,也即一定频率的声音对应特定的乐音。
在以C调为基准音的八度音阶中,所对应的频率如表1所示。
如果能够通过某种电路结构产生特定频率的波形信号,再通过扬声器转换为声音信号,就能制作出简易的乐音发生器,再结合电子琴的一般结构,就可实现电子琴的制作了。
3.2 设计原理3.2.1振荡电路原理由于RC振荡电路,一般用来产生1HZ~1MHZ范围内的低频信号;而LC振荡电路一般用来产生1MHZ以上的高频信号,由上表我们可以知道选择RC振荡电路。
其基本电路为RC文氏电桥振荡电路。
图1 RC桥式震荡电路RC桥式振荡电路可以选出特定频率的信号。
理论推导过程如下:即当f0=1/(2πRC)时,输出电压的幅值最大,并且输出电压是输入电压的1/3,同时输出电压与输出电压同相。
通过该RC串并联选频网络,可以选出频率稳定的正弦波信号,也可通过改变R,C的取值,选出不同频率的信号。
图2所示为含外加信号的正弦波振荡电路,其中A,F分别为放大器回路和反馈网络的放大系数。
图2中若去掉X i,由于反馈信号的补偿作用,仍有信号输出,如图3所示X f=X i,可得自激振荡电路。
自激振荡必须满足以下条件:图2 正弦波震荡电路图3 自激震荡电路自激振荡的初始信号一般较小,为了得到较大强度的稳定波形,起振条件需满足|AF|>1。
在输出稳定频率的波形前,信号经过了选频和放大两个阶段。
具体来说,是对于选定的频率进行不断放大,非选定频率的信号进行不断衰减,结果就是得到特定频率的稳定波形。
LM386是一种音频集成功放,具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点,广泛应用于录音机和收音机之中。
3.3 方案设计3.3.1 振荡电路振荡电路图如图4所示图4 振荡电路图选择C 1=0.1uF ,R 4=1k Ω,根据公式R R C f f 41021π==,结合表一,即可计算出八个音阶对应的电阻值,分别为R 5=9.09KΩ,R 6=10.34 KΩ,R 7=13.08KΩ,R 8=16.15 KΩ,R 9=20.44 KΩ,R 10= 23.26KΩ,R 11=28.72 KΩ,R 12=36.34KΩ。
选定 R 4≠R ,且R 4≤R (8) 由式3推导可得:F=RR 421+ ≈ 21 (9) 则由式(8)及起振条件|A·F|>1,可得:21321≥++=R R R A 即 321R R R ≥+ (10)选择R1=800Ω,R2=900Ω,R3=1500Ω3.3.2 集成功放电路集成功放电路图如图5所示图5 集成功放电路图如图5所示为LM386外围器件最少的连接方式,其内置电压增益为20倍。
C3取4.7uF为退耦电容,所谓退耦即防止前后电路网络电流大小变化时,在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。
换言之,退耦电容能够有效地消除电路网络之间的寄生耦合。
退耦滤波电容的取值通常为4.7-200uF,退耦压差越大,电容的取值应该越大。
C4为旁路电容,它可将混有高频信号和低频信号的交流信号中的高频成分旁路掉的电容,取10uF。
C6为隔直传交电容,取220uF。
3.3.3 整体电路图图6 整体电路图4. Proteus原理图绘制4.1选取元件进入Proteus界面后,单击工具栏上的“新建”按钮,新建一个设计文档。
单击“保存”按钮,在弹出的对话框中的文件名框中输入“简易电子琴”,再单击“保存”按钮,完成新建设计文件操作,其后缀名自动为.DSN。
单击绘图工具栏中的元件模式中的“P”按钮,弹出如图9所示的选取元器件对话框,在此对话框左上角“keywords(关键词)”一栏中输入元器件名称,如“LM324”,系统在对象库中进行搜索查找,并将与关键词匹配的元器件显示在“Results”中。
在“Results”栏中的列表项中,双击“LM324”,则可将其添加至对象选择器窗口。
按照此方法完成其它元器件的选取,如果忘记关键词的完整写法,可以用“*”代替,如“SWITC*”可以找到开关。
被选取的元器件4.2放置元件及排版通过对象选择器窗口单击选择相应元件,在右侧图形编辑窗口中单击左键放置元件。
元件的移动:用鼠标左键按住元件拖曳。
元件的旋转:选定所需旋转元件,单击绘图工具栏左右旋转按钮完成旋转。
元件的删除:通过鼠标左键选定要删除的元件,点击键盘上的delete键即可完成对应元器件的删除。
将鼠标移至元件引脚处待出现红色方框单击鼠标左键将鼠标移至所需连接的另一元件管脚处待出现红色方框后再次单击鼠标左键完成单根导线的连接。
以此类推,按照实验原理图放置元件并布线。
引出节点:在所需引出节点导线处单击鼠标右键,移动鼠标即可在该点设置节点并引出导线。
完成电路布线后,为使电路更加紧凑有逻辑性,各功能区域明显,应对相应元件或导线位置进行相应调整。
4.3模拟及仿真电路连接无误后,根据实验要求,选定所需信号源及测试仪表,单击仿真键仿真。
示波器:在绘图栏中选择虚拟仪器菜单中的Oscilloscope(示波器)选项,将其放置到图形编辑窗口,连接相应导线至测试点。
5.Proteus电路仿真由于Proteus具有强大的仿真功能,所以我们优先选用Proteus作为本电路图的仿真工作。
在电路原理图中,我们已经将各元件安放参数调试完毕。
下面就需要用示波器观察输出参考点波形。
我们将第一个采样点选取在振荡电路的输出端,将第二个采样点选取在总电路的输出端。
先将所有的开关打开,单击开始按钮,弹出示波器显示窗格,通过按下不同的按键改变R的值,从而改变频率进而发出不同的声音,但只能同时闭合一个开关。
观察示波器输出的波形,进行仿真结果分析。
图7 按下R12的波形图图8 按下R11的波形图图9 按下R10的波形图图11 按下R8的波形图图13 按下R6的波形图图14 按下R5的波形图6.仿真结果分析6.1 频率及放大倍数测量由示波器的波形可读出各个音调所对应的周期,分别为:T1=4.00ms, T2=3.50ms, T3=3.00ms, T4=2.92msT5=2.50ms, T6=2.30ms, T7=2.01ms, T8=1.90ms根据公式 f=1,可求得相对应的频率大小如下:f1=250Hz, f2=286Hz, f3=333Hz, f4=342Hzf5=400Hz, f6=435Hz, f7=498Hz, f8=526Hz6.2 理论比较由仿真得出的频率与八个基本音阶的频率比较相近,均控制在了允许的误差范围之内;所以此次的设计仿真比较成功,达到了设计要求。
6.3 误差分析理论与实际虽然相近,但仍然存在一定的误差,主要由以下原因引起:1)选择的元件值与计算的理论值之间有差距;2)有一定的干扰信号存在,使结果出现误差;3)在对波形的周期进行读数时,人为的引起误差。
7.设计总结通过了几周的准备与设计,我们终于完成了简易电子琴的设计。
我们这是第一次接触课程设计,所以一直在边学习边设计。
首先开始学习proteus软件,学会自己利用软件绘制电路图,进行仿真。
接下来我们通过查阅了很多的资料,发现制作简易电子琴有很多方法,但由于我们对其他方案中的单片机等元器件不了解,对其中的电阻电容等一些频率的计算有一定的难度,所以我们选择了在课本中学到过的振荡电路来设计。
在设计振荡电路的时候,我们遇到了问题。
我们通过理论计算,选取了元器件,然后按照设计的电路图用proteus画出电路图进行仿真,但得到的波形并不是理论的波形,频率的偏差很大,且出现了失真。
所以我们又再次检查了电路图,发现了问题并进行了改进,最后终于得到了比较理想的结果。
在设计集成功率放大器时,我们开始选择的是课本上的TDA2030A构成的BTL功放和单电源互补对称功放,但是由于在proteus的软件库中没有这种元件,所以只能放弃。
同样的,其他很多的元件都不能在proteus中找到,所以我们查了很多资料,最后选定了使用LM386。
我们确定了整体的电路图后,就开始整体的调试仿真,通过最后得出的波形图调整一些元件的参数,最后得到了与理论值比较接近的波形,这时候激动的心情是难以形容的。
8.心得体会这次的模电课设,我从中又学到了另外一门软件,那就是proteus的使用,其实在画电路图的时候,我也遇到了不少的问题,首先,它是全英文版的,我就先在网上找了一些视频,了解了它大致的使用方法之后,再用此软件照着做好的电路图画,而且还要找一下各种元器件在此软件中所在的位置,摆弄好元器件后,就开始用示波器检查波形的相关情况,在仿真的时候,喇叭出来的声音和八个音阶还是十分相像的,但是不可能像真正的电子琴那么的完美。