简易电子琴实验报告.doc

北京邮电大学

课题名称：简易电子琴得设计与制作
学院:信息与通信工程学院
专业:信息工程
班级：２０142１1１26
姓名：李家威
学号：2０1４２10６91
班内序号:10
指导老师：王丹志
一、摘要及关键字
本课程设计以制作出一个简易电子琴为最终目得。该电子琴以NE5５5为核心，通过公式计算不同频率按键对应得阻值来实现不同得音调，然后通过运算放大器将信号放大并通过喇叭发出声音.由此设计仿真电路图，选择合适器件进行电路搭建,并进行调试直至达到要求,最后进行数据统计.
关键字：电子琴 振荡电路 运算放大器
二、设计任务及要求
了解由55５定时器构成简易电子琴得电路及原理。设计并利用NE555集成运算电路以及外加电阻，电容在第一级产生不同频率得音乐，再利用LM386功率放大电路对音乐信号进行放大,最后通过扬声器产生21个音符。
三、设计思路、总体结构框图
设计思路
5５５定时器就是一种中规模集成电路，外形为双列直插８脚结构,体积小,使用起来方便。只要在外部配上几个适当得阻容元件,就可以构成施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形得产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛得应用。由55５定时器电路组成得多谐振荡器,它得振荡频率可以通过改变振荡电路中得RＣ原件得数值进行改变。根据这一原理，通过设定一些不同得RC数值并通过控制电路,按照一定得速度依次将不同得RC组件接入振荡电路,就可以使振荡电路按照设定得要求，有节奏得发射已设定得音频信号与音乐.
总体结构框图

四、分块电路与总体电路得设计
分块电路：
琴键端（开关、电阻）

NＥ555电路:

ＬM386电路:

总体电路:

五、所实现功能说明
基本功能:通过按下不同得按键开关，能够演奏出两个八度音阶。
扩展功能:将音阶扩大到在降低八度，能演奏出低中高三个八度音阶
并将高音“７”输出功率提高到０、５W以上。
主要测试数据:
各音阶实际频率与对应阻值
音阶名（低音）
１
２
3
4
5
６
7
要求频率
(Hz)
13２
148、5
165
176
198
22０
247、5
实际测频率(Hz）

6
205
２13
2４0
对应阻值
(Ω）
43、5k
３8k
3２、８ｋ
3１、9k
26、5k
25、4k
２2k
音阶名
(中音）
１
2
3
4
５
6
7
要求频率
(Hz)
2６4
29７
３３

９5
实际测频率（Hz）
25８
２97
３２5
3５6
４02
4４４
４95
对应阻值
(Ω）
2０k
1６、７k
14、8k
13、1k
1１k
9、4ｋ
７、8k
音阶名
(高音）
１
2
3
4
５
6
７
要求频率
(Hz)
52８
5９４
66

９０
实际测频率(Hｚ）
525
６

881
992
对应阻值
（Ω）
7、2k
5、6ｋ
4、６ｋ
3、9k
2、9k
２ｋ
１、18k
注:对应电阻为万用表测得电阻。
高音“7"得输出功率：
测得喇叭两端电压U=2、17Ｖ
喇叭电阻为：R=8Ω
通过公式求得输出功率P=０、５8９W
必要得测试方法
频率得测量与调整：将示波器与NE555输出端相接,调节示波器为显示频率模式，接通开关观察显示得频率，并通过改变接入得电阻来调整频率直至满足要求。
接入电阻得测量：频率调整完成后，用万用表测量电阻并记录。
喇叭两端电压得测量:将交流毫伏表接到喇叭两端接通与高音“7”对应得开关，待稳定后记录数据。
六、故障及问题分析
试验中得故障：在焊接过程中容易出现电路接错造成短路或断路得问题,由于一些不规范得操作容易使运放器过热或者烧坏。
试验中得问题以及分析:
1) 焊接前应注意各元器件得排布，提前规划好元器件得排布会使得电路在实际焊接中变得简单并减少错误地发生。主要为琴键与开关得排布。
2) 在连接NE555与运算放大器周围得元件与导线时应尽量使各元件与导线分散，防止元器件与导线挤在一起造成不必要得错误,在检查时也比较困难。
3) 注意外加电压应该在芯片得耐压值范围内，电压太小，则声音很小，效果不明显,但就是电压过高，则可能烧坏芯片.
4) 自制得电子琴音准并非那么精确，其主要原因为实验所给得电阻精度不够无法在一定精度内调整阻值。
5) 在焊接电路前要对各元器件进行检测就是否出现故障。
七、总结与结论
本次实验我认为就是很有必要得，不但就是对所学知识得一种检验,可以让我们在课程设计得过程中巩固所学得知识,发现自己得不足,而且也就是对动手能力得一种培养。只有将理论与实践相结合,将理论用实践得方法反映出来，才就是学习这门课程得关键。　
通过３周得课程，基本完成了简易电子琴得制作。电子琴得制作涉及就是模拟电路,这就是电子领域中得基本电路,此次课题要求对模拟电路得搭建与调试,做出得电子琴具有发声准、原理简洁、电路简单、制作成本低，有一定得实用性，可以作为某些简易电子琴得实验样品，然后做成小玩具,具有市场前景，有很大得现实意义.本次电子琴设计关键部分在于发音部分,对于模拟发音，就是通过555定时发生器产生不同频率得脉冲，利用调节电位器改变接入有效电阻，易于频率得调试。手动控制与自动控制就是用模块化设计，通过模拟开关将两个独立得部分连接起来，模块化得设计主要方便于电路得纠错、改进、测试。完成得电子琴实物作品整体布局美观、线路连接分明，系统功能良好。
通过对简易电子琴得设计,认识到了“理论联系实际”得这句话得重要性与真实性。而且通过对此课程得设计，我不但知道了以前不知道得理论知识，而且也巩固了以前知道得知识。最重要得就是在实践中理解了书本上得知识,明白了学以致用得真谛.也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计得原因。她就是为了教会我们如何运用所学得知识去解决实际得问题，提高我们得动手能力。在整个设计到电路得焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分就是最难得，因为您理论计算得值在实际当中并不一定就是最佳参数,我们必须通过观察效果来改变参数得数值以期达到最好。而参数得调试就是一个经验得积累过程,没有经验就是不可能在短时间内将其完成得，而这个可能也就是老师要求我们加以提高得一个重要方面吧！
八、Ｍulｔiｓiｍ仿真原理图、波形图
仿真图：

波形图:

九、所用元器件及测试仪表
所用元器件：
元器件名称
型号、规格
数量
运算放大器
LＭ3８6
1
定时计数器
NE555
1
按键开关
微动开关
２1
小喇叭
8Ω/1Ｗ
1
电位器
１ｋΩ
1
测试仪表:
仪器名称
型号
示波器
DSO—Ｘ—2022A
万用表
UＴ８０5A
直流稳压电源

交流毫伏表
ＹB2１73F
参考文献:
1. 百度文库
2. 百度-—NE５55中文资料以及管脚图、LM386中文资料以及管脚图