簡易電子琴(NE555,LM386)

1、課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱： 模擬電路課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： 簡易電子琴 模擬電路 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目簡易電子琴內(nèi)容及要求 產(chǎn)生e調(diào)8個(gè)音階的振蕩頻率，分別由1、2、3、4、5、6、7、0號數(shù)字鍵控制； 其頻率分別為：1：261.6、2：293.6、3：329.6、4：349.2、5：392.0、6：440.0、7：439.9、0：523； 利用集成功放放大該信號，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器； 設(shè)計(jì)一聲調(diào)調(diào)節(jié)電路，改變生成聲音的頻率。進(jìn)度安排第7周：查閱資料，學(xué)習(xí)仿真軟件，確定方案，完成原理圖設(shè)計(jì)及仿真；第8周：領(lǐng)元器件、儀器設(shè)備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第9周：檢查設(shè)計(jì)結(jié)果、撰寫課設(shè)報(bào)告。摘

2、要音樂在人類社會扮演著重要的角色，傳統(tǒng)的樂器學(xué)習(xí)難度大且價(jià)格高昂，而一些簡易的電子樂器價(jià)格相對便宜，能滿足一般愛好者需求。故研制電子樂器具有一定社會意義。本次課程設(shè)計(jì)中，采用NE555和LM386功率放大器來完成設(shè)計(jì)要求。利用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，通過8個(gè)按鍵控制不同的RC組合使其產(chǎn)生不同頻率八個(gè)基本音階的脈沖信號波，通過LM386功率放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，即可發(fā)出八個(gè)音階的音樂。關(guān)鍵詞：簡易電子琴、NE555、LM386、8個(gè)音階目錄 第一章 系統(tǒng)組成···········

3、3;···································1 1.1系統(tǒng)框圖·············&

4、#183;··································1 1.2系統(tǒng)介紹·············

5、3;··································1 第二章 各模塊設(shè)計(jì)··············

6、;·······························2 2.1按鍵開關(guān)模塊·················

7、···························2 2.2振蕩器模塊·····················&#

8、183;························2 2.3揚(yáng)聲器模塊·······················

9、3;······················3 第三章  仿真圖及分析························

10、;···················4 3.1仿真波形圖·····························&

11、#183;························4 3.2仿真結(jié)果分析·······················&#

12、183;·····························7 第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果分析··················&#

13、183;························8 第五章 實(shí)驗(yàn)小結(jié)·······················

14、3;·······················9 參考文獻(xiàn)·························

15、3;···························10 附錄A 元件清單·····················

16、;·························11 附錄B 焊接實(shí)物圖·······················

17、;······················12第一章 系統(tǒng)組成1.1系統(tǒng)框圖按鍵開關(guān) 音響模塊振蕩器模塊圖1.1系統(tǒng)框圖采用555集成定時(shí)器組成簡易電子琴，整個(gè)電路由振蕩器、LM386功放器、揚(yáng)聲器和按鍵開關(guān)等部分組成。主振蕩器是由555定時(shí)器，八個(gè)按鍵開關(guān)，外接電容C1、C2，外接電阻R8以及R1-R7（用8個(gè)可調(diào)電阻調(diào)成所需電阻元件）等元件組成。1.2系統(tǒng)介紹

18、直流信號經(jīng)振蕩器模塊后轉(zhuǎn)變成頻率不同的矩形波信號，通過一個(gè)4.7uF耦合電容濾除直流分量后，再接LM386放大驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。按原理圖接線后分別按下不同按鍵即可令喇叭發(fā)出不同頻率的聲音，從而模擬出電子琴的工作。1第二章 各模塊設(shè)計(jì)2.1按鍵開關(guān)模塊圖2.1 按鍵開關(guān)模塊按鍵開關(guān)模塊兼顧電源開關(guān)和改變振蕩器RC組合中的電阻的作用。即按下不同的開關(guān)都將接通電源，同時(shí)接入不同的電阻阻值使振蕩器模塊產(chǎn)生頻率不同的信號。2.2 振蕩器模塊設(shè)計(jì)由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器及其工作波形如圖2.1.1所示，其中R1、R2和電容C為外接元件。圖2.2 555工作圖其實(shí)質(zhì)是將輸入的直流信號轉(zhuǎn)換成矩形波信號輸出。

19、充電時(shí)間 放電時(shí)間 矩形波的振蕩周期T=+0.7(R1+2R2)C因此改變、和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。圖2.3 振蕩器模塊圖2.1.2所示是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵， 由一個(gè)555芯片和幾個(gè)電容以及電阻組成多諧振蕩器，經(jīng)過可調(diào)電阻輸出設(shè)計(jì)所需對應(yīng)的頻率。  2.2.1電阻參數(shù)計(jì)算矩形波的振蕩周期T=+0.7(R1+2R2)C式中R2為對應(yīng)總圖中R9(50 K)，R1對應(yīng)總圖中R1R7 ,C為20nF計(jì)算得到可調(diào)電阻的阻值分別為：148.22K、121.16K、97.01K、85.95K、65.65K、47.57K、31.47K、24.15K2.3揚(yáng)聲器模

20、塊設(shè)計(jì)由一個(gè)LM386芯片和一個(gè)喇叭組成該模塊，LM386將振蕩器模塊產(chǎn)生的矩形波信號放大后驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出聲音。     LM386是一種低電壓通用型音頻集成功率放大器，廣泛應(yīng)用于收音機(jī)、對講機(jī)和信號發(fā)生器中LM386有兩個(gè)信號輸入端，腳為反相輸入端，腳為同相輸入端；每個(gè)輸入端的輸入阻抗均為50 k，而且輸入端對地的直流電位接近于零，即使輸入端對地短路，輸出端直流電平也不會產(chǎn)生大的偏離LM386主要性能指標(biāo)。 LM386的電源電壓范圍為518v。當(dāng)電源電壓為6V時(shí)，靜態(tài)工作電流為4mA。當(dāng)Vcc=16V，RL=32時(shí)輸出功率為1W。、腳

21、開路時(shí)帶寬300kHZ，總諧波失真為0.2%,輸入阻抗為50K。模塊設(shè)計(jì)如下圖2.2所示：圖2.4 揚(yáng)聲器模塊第三章  仿真圖及分析3.1仿真波形圖本實(shí)驗(yàn)用 Multisim對555部分進(jìn)行仿真如下圖3.1所示：圖3.1 仿真原理圖 未閉合開關(guān)時(shí)，輸出為直流信號,如下圖3.2所示：圖3.2 未閉合開關(guān)波形圖依次閉合開關(guān)J1J7和J0后，示波器顯示的波形如下各圖所示：圖3.3 閉合開關(guān)J1波形圖圖3.4 閉合開關(guān)J2波形圖圖3.5 閉合開關(guān)J3波形圖圖3.6 閉合開關(guān)J4波形圖圖3.7 閉合開關(guān)J5波形圖圖3.8 閉合開關(guān)J6波形圖圖3.9 閉合開關(guān)J7波形圖圖3.10 閉合開關(guān)J0波形圖3.2仿真結(jié)果分析從以上各開關(guān)閉合的波形圖可以看出，從開關(guān)17和0，波形依次變窄。對比JI和J0的波形，可以看出其變化非常明顯。說明在電路中，各接入電阻對應(yīng)的頻率在依次變大，對應(yīng)揚(yáng)聲器所發(fā)出的音調(diào)也就越高。第四章、設(shè)計(jì)結(jié)果分析電子琴實(shí)際發(fā)出的聲音雖然有一定的雜音在里面，但是依然能清晰的分辨8個(gè)不同的音階，實(shí)踐證明555芯片的輸出端引腳3和386芯片的輸入引腳3之間加4.7uF的耦合電容能使其發(fā)出的聲響變清晰，這是因?yàn)橹绷鞴╇娫唇?jīng)過555芯片后產(chǎn)生的矩形波中仍然帶有微弱的直流分量，而電容耦合能有效的濾除直流分量。引起音階的雜音有多種因素，在焊接的實(shí)物