中南大学电工电子专业课程设计实验报告.doc

中南大学 电工电子技术课程设计汇报 题 目：可编程乐曲演奏器设计 学 院： 信息科学和工程学院 指导老师： 陈明义 专业班级： 姓 名： 学 号： 前 言 伴随科学技术发展日新日异，电工电子技术在现代社会生产中占据着很关键地位，所以作为二十一世纪自动化专业学生而言，掌握电力电子应用技术十分关键。 电工电子课程设计目标在于深入巩固和加深所学电工电子基础理论知识。使学生能综合利用相关关课程基础知识，经过本课程设计，培养我们独立思索能力，学会和认识查阅学习我们未学会知识，了解专业工程设计特点、思绪、和具体方法和步骤，掌握专业课程设计中设计计算、软件编制，硬 件设计及整体调试。设计过程中还能树立正确设计思想和严谨工作作风，达成提升我们设计能力目标。 从理论到实践，往往看似简单，实则是有很大差距，经过课程设计，能够培养我们学到很多东西，不仅能够巩固了以前所学过知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过知识。只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识和实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学到知识，从而提升自己实际动手能力和独立思索能力。 在次，尤其感谢老师给我们以实践动手机会，让我们对以前知识以复习，整合，并从理论走向实践，相信我们全部会在这次课程设计中学到很多！目 录前 言.2正 文 第一章 系统概述.4 系统功效.4 系统结构.4 试验原理.4 整体方案.5 第二章 单元电路设计和分析.5 2.1 音频发生器设计.5 2.2 节拍发生器设计.6 2.3 读取存放器数据.7 2.4 选择存放器地址.8 2.5 控制音频电路设计.8 第三章 电路安装和调试.9 第四章 结束语.9元器件明细表.10参考文件.10附 录.11第一章 系统概述系统功效 依据要求，我们设计该可编程电子音乐演奏电路能够经过开关选择预先设定好音乐曲目，曲目选定后则自动演奏所选曲目。歌曲曲目能够暂停，能够重放，还能够依据情况调整歌曲播放速度。基础达成估计要求，不过最大缺点就是歌曲播放音调不准！系统结构 可编程电子音乐自动演奏电路系统结构要求图1-1所表示。图中K1用于选择预先设置在电路中乐曲，选中某一乐曲后对应发光二极管亮，音乐演奏电路反复自动演奏所选乐曲，经功率放大后由喇叭播出，直至选中下一首为止。试验原理电子乐器模拟多种乐器基础原理是：先将某种乐器声音转换为电信号，再分析该乐器电信号波形和频谱，最终利用电子技术产生和该乐器相仿电信号。乐曲中1,2,3,4,5,6,7.对应不一样频率，把对应频率转化为对应十六进制数存放在存放器EEPROM28C64B中，经过555定时器组成多谐振荡器输出CP脉冲读出存放器中数据，再经74LS74输出，连接蜂鸣器播放出所存放歌曲。依据声乐知识，产生音乐两个原因是音乐频率连续时间，每个音名频率图一所表示：音名频率（Hz）音名频率（Hz）音名频率（Hz）低音1261.63中音1523.25高音11046.50低音2293.67中音2587.33高音21174.66低音3329.63中音3659.25高音31381.51低音4349.23中音4698.46高音41396.92低音5391.99中音5783.99高音51567.98低音6440中音6880高音61760低音7439.88中音7987.76高音71975.52图一 简谱中音名和频率关系整体方案 依据实际需求将整体电路分为“选择电路”，“音乐演奏电路”和“功率放大”3个关键部分。其原理图以下第二章 单元电路设计和分析2.1 音频发生器设计 用555定时器来实现8Hz音频多谐振荡器，图2-1所表示。 图2-1 音频多谐振荡器 图2-1产生频率为f=1/T=1.43/(RA+2RB)C,而该振荡电路应能产生一个时钟信号CP。选择CP频率时，由图一可知各音节对应频率从261.631975.52Hz，再乘以256(两级74161级联后计数器模值)，这么就得到了应该产生振荡器基频为260*256Hz=66560Hz，所以可选择RA=1K，RB=0.1K，00。2.2 节拍发生器设计 用555定时器来实现21拍/min到540拍/min节拍发生器，图2-2所表示。 图2-2 节拍发生器假如乐曲中音全为4分音符，则节拍发生器产生频率应为f=V拍/1 min=V拍/ 60 s ,但考虑到一首乐曲中最短音为16分音符，故f=V拍/60s *4。试验中滑动电阻器我们使用是100K，所以f=1/(RA+2*RB)*c*ln2=（1.4Hz，36Hz），所以V=0.25*f*60拍/min=（21拍/min,540拍/min），即该电路中乐曲调整速度为21拍/min到540拍/min。2.3 读取存放器数据依据从EEPROM中独处数据，利用74LS161级联分频出相对应音节频率，从而传到后续电路中放出对应音调，两块读取存放器数据74LS161接线图图2-3 图2-3读取存放器数据74161分频使用置数法，依据X=f/Fi=（16-n1）（16-n2）（Fi为各个音节对应频率，n1、n2分别为两个74161置数值）分别计算对应音节所需分频数即74161分频数，并依据图中对应关系（n1=Q3Q2Q1Q0=D4D5D6D7，n2=Q3Q2Q1Q0=D0D1D2D3）写出各个音节对应在EEPROM中存入16进制数值以下表：音调分频数置数n1置数n2EEPROM中16进制数据低音12560000222611883202224441902148516933CC615116867134432C中音1127084121132841310066664950100558449296751118D767510A5高音16379E9256118D1348108514471085154210959637101055733128312.4 选择存放器地址依据节拍发生器产生CP脉冲分别接在下面两74161，两块74161再经级联可组成选择地址电路，两块选择存放器地址74LS161接线图图2-图2-选择存放器地址74LS1612. 控制音频电路设计依据实际需求，可根据以下图2-3接出74LS161经触发器接样功放电路，再接入扬声器播放乐曲。（运放可省略）图2-3音频电路设计第三章 电路安装和调试根据上述个模块逐块连接线路，每接好一部分利用相关器材进行检测：音频多谐振荡器调测：连接好电路后，打开示波器，将定时器输出端接入示波器，自动设置后观察示波器输出波形，波形应为近似方波，并依据示波器测出频率应大约等于理论计算值。节拍发生器调测和音频多谐振荡器类似，但应注意节拍发生器调测时还应旋钮滑动变阻器，使其阻值改变，观察相关频率其它三个模块对应使用万用表和示波器测量第四章 结束语两周课程设计让我深刻体会到了电路调测对一个电路硬件实现关键性，学会处理电子电路故障也是十分关键。作为自动化专业学生，我认为自己在这些方面应该好好加强。在试验接线过程中，我们组接线比较慢，电路实现也比较晚，不过我和搭档还是沉着一遍又一遍检验各个模块，从中学到了耐心，遇事沉着冷静是最关键，这对我而言，真是很关键，终生受益。当然了，在试验过程中我们也碰到了很多问题，起初有些芯片管脚因为粗心大意接错了，以后经过检验纠正；其它电路模块全部正常工作，但喇叭没有发出声音，怀疑接触不良，以后把功放电路模块挪了一下位置，立即由乐曲奏出；乐曲演奏有杂音，音调不正确即使最终电路音调还不是很准，不过我们其它功效还是完成很不错，也从中学到了很多，感谢老师给我们做这次课程设计得机会，也尤其感谢陈老师给我们指导！元器件明细表序号元件型号数量序号元件型号数量15552个1174LS1615片274LS041个1210电容1个31个132K电阻3个4电子课程设计试验箱1块14100K可变电阻1个5扬声器1个15导线若干6万用表1个16工具箱全套7示波器个1774LS111片80.01电容个参考文件1、罗桂娥，张静秋，罗群编著 模拟电子技术基础 中南大学出版社出版2、陈明义，覃爱娜，陈革辉编著 数字电路技术基础 中南大学出版社出版3、 张静秋，刘子健，谢平凡编著 电路和电子技术试验教程 中南大学出版社 出版附录一 硬件接线图