简易电子琴电路设计.docx
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简易电子琴电路设计.docx
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简易电子琴电路设计
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
1.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。
2.设计容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):
简易电子琴电路具体设计要求如下:
(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。
3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕:
1、电子琴电路原理图及PCB图;
2、设计方案详细流程图;
3、设计报告;
课程设计任务书
4.主要参考文献:
1.童诗白.模拟电子技术基础.:
高等教育,2002
2.建华.数字电子技术.:
机械工业,2004
3.汝全.电子技术常用器件应用手册.:
机械工业,2005
4.毕满清.电子技术实验与课程设计.:
机械工业,2005
5.潘永雄.电子线路CAD实用教程.:
电子科技大学,2002
6.亚华.电子电路计算机辅助分析和辅助设计.:
航空工业,2004
5.设计成果形式及要求:
提交容:
课程设计说明书(原理设计、PCB制作过程要在设计说明书详细说明)。
基本要求:
设计的原理图满足任务书的设计要求。
6.工作计划及进度:
2011年12月19日~12月24日查阅资料,熟悉任务要求,理解设计原理
2011年12月25日~12月27日方案设计
2011年12月28日~12月31日电路原理图,PCB图
2012年01月01日~01月03日电路仿真
2012年01月04日~01月05日整理设计说明书
2012年01月06日设计答辩与考核
系主任审查意见:
签字:
年月日
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:
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
(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VCC/3和2VCC/3。
555管脚名及功能
脚号
脚名
功能
脚号
脚名
功能
1
GND
地
5
ControlVoltage
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
555功能表
输入
输出
状态
0
/
/
低
导通
1
>2/3
>1/3
低
导通
1
<2/3
>1/3
不变
不变
1
<2/3
<1/3
高
截止
1
>2/3
<1/3
高
截止
(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R1、R2、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R1、R2向C充电,以及C通过R2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=TW1+TW2
TW1=0.7(R1+R2)C
TW2=0.7R2C
其中,TW1为VC由1/3VCC上升到2/3VCC所需的时间,TW2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doremifasolasido八个音。
试验成功
(6)原理图
(7)PCB板图
(8)总结
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异,软件方面的应用已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域,在生活中可以说得是无处不在。
因此作为二十一世纪的大学来说掌握各种软件的应用是十分重要的。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
这次课程设计我收获很多:
<1> 根据指导教师布置的课题,我学会参考书籍,查阅手册、图表和搜集文献资料等。
独立思考,深入钻研相关问题,提高了自己分析解决问题的能力。
<2>通过对实际电路的分析和设计,更深入的理解和巩固了学过的理论知识,也掌握了设计电子电路的基本方法,为以后从事此类工作打下了一定的基础。
<3>了解了与课题有关的电子线路以及相关元器件工程技术规。
<4>培养了严肃认真的工作作风和科学态度。
(四)主要参考文献:
1.童诗白.模拟电子技术基础.:
高等教育,2002
2.建华.数字电子技术.:
机械工业,2004
3.汝全.电子技术常用器件应用手册.:
机械工业,2005
4.毕满清.电子技术实验与课程设计.:
机械工业,2005
5.潘永雄.电子线路CAD实用教程.:
电子科技大学,2002
6.亚华.电子电路计算机辅助分析和辅助设计.:
航空工业,2004
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