简易电子琴(NE555-LM386).doc

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、撰写课设报告摘要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 目录 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系统框图按键开关 音响模块振荡器模块图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1.2系统介绍直流信号经振荡器模块后转变成频率不同的矩形波信号，通过一个4.7uF耦合电容滤除直流分量后，再接LM386放大驱动扬声器发声按原理图接线后分别按下不同按键即可令喇叭发出不同频率的声音，从而模拟出电子琴的工作1第二章 各模块设计2.1按键开关模块图2.1 按键开关模块按键开关模块兼顾电源开关和改变振荡器RC组合中的电阻的作用即按下不同的开关都将接通电源，同时接入不同的电阻阻值使振荡器模块产生频率不同的信号2.2 振荡器模块设计由555定时器组成的多谐振荡器及其工作波形如图2.1.1所示，其中R1、R2和电容C为外接元件图2.2 555工作图其实质是将输入的直流信号转换成矩形波信号输出充电时间 放电时间 矩形波的振荡周期T=+≈0.7(R1+2R2)C因此改变、和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率图2.3 振荡器模块图2.1.2所示是整个电路设计的关键， 由一个555芯片和几个电容以及电阻组成多谐振荡器，经过可调电阻输出设计所需对应的频率。

  2.2.1电阻参数计算矩形波的振荡周期T=+≈0.7(R1+2R2)C式中R2为对应总图中R9(50 KΩ)，R1对应总图中R1~R7 ,C为20nF计算得到可调电阻的阻值分别为：148.22K、121.16K、97.01K、85.95K、65.65K、47.57K、31.47K、24.15K2.3扬声器模块设计由一个LM386芯片和一个喇叭组成该模块，LM386将振荡器模块产生的矩形波信号放大后驱动喇叭发出声音     LM386是一种低电压通用型音频集成功率放大器，广泛应用于收音机、对讲机和信号发生器中LM386有两个信号输入端，②脚为反相输入端，③脚为同相输入端；每个输入端的输入阻抗均为50 kΩ，而且输入端对地的直流电位接近于零，即使输入端对地短路，输出端直流电平也不会产生大的偏离LM386主要性能指标 LM386的电源电压范围为5~18v当电源电压为6V时，静态工作电流为4mA当Vcc=16V，RL=32Ω时输出功率为1W①、⑧脚开路时带宽300kHZ，总谐波失真为0.2%,输入阻抗为50KΩ模块设计如下图2.2所示：图2.4 扬声器模块第三章  仿真图及分析3.1仿真波形图本实验用 Multisim对555部分进行仿真如下图3.1所示：图3.1 仿真原理图 未闭合开关时，输出为直流信号,如下图3.2所示：图3.2 未闭合开关波形图依次闭合开关J1~J7和J0后，示波器显示的波形如下各图所示：图3.3 闭合开关J1波形图图3.4 闭合开关J2波形图图3.5 闭合开关J3波形图图3.6 闭合开关J4波形图图3.7 闭合开关J5波形图图3.8 闭合开关J6波形图图3.9 闭合开关J7波形图图3.10 闭合开关J0波形图3.2仿真结果分析从以上各开关闭合的波形图可以看出，从开关1~7和0，波形依次变窄。

对比JI和J0的波形，可以看出其变化非常明显说明在电路中，各接入电阻对应的频率在依次变大，对应扬声器所发出的音调也就越高第四章、设计结果分析电子琴实际发出的声音虽然有一定的杂音在里面，但是依然能清晰的分辨8个不同的音阶，实践证明555芯片的输出端引脚3和386芯片的输入引脚3之间加4.7uF的耦合电容能使其发出的声响变清晰，这是因为直流供电源经过555芯片后产生的矩形波中仍然带有微弱的直流分量，而电容耦合能有效的滤除直流分量引起音阶的杂音有多种因素，在焊接的实物图中芯片外围的电容较多，且距离较近，接上电源后这势必会对芯片的工作产生影响，这个干扰是难以去除的，只能把芯片安放在较空旷的地方设计总图中的旁路电容虽然能进一步提升音质，减少杂音，但是不如上述两芯片之间的耦合电容的干扰作用加上旁路电容后能感觉到声音稍许变小，这或许是相对于芯片引脚悬空，加电容接地后使部分信号能量损失所致图4.1 设计总图第五章 实验结论扬声器发声时，会有一定的杂音，但由于LM386的放大作用，电子琴发出的声音较大，能清晰地分辨8各不同的音阶，没有过度失真的现象555和386芯片工作正常，无过度发热现象，总体来说，设计比较成功。

在高科技不断创新的时代，电子琴的功能在不断扩展但是电子乐器产生的声音难以达到无损的品质，所以未来的电子琴必定朝着更小的失真，更纯真的音调迈进音乐是人类社会不可缺少的部分，研发电子乐器必定是永无止境的参考文献 [1]华成英．模拟电子技术基本教程[M]．北京：清华大学出版社，2006 [2]阎石．数字电子技术基础（第五版）[M]．北京：高等教育出版社，2006 [3]杜树春．集成运算放大器应用经典实例[M]．北京：电子工业出版社，2015 [4]陈有卿.．实用555时基电路300例[M]．北京：中国电力出版社，2005[5]LM386经典电路[EB]．中国电子网[6]张新喜.．multisim10电路仿真及应用[M]．北京：机械工业出版社，2010附录A 元件清单芯片 NE555 一个芯片 LM386 一个按键开关 8个固定电阻 10Ω一个 1.2KΩ一个电位器 50KΩ四个 100KΩ三个 200KΩ两个瓷片电容 22nF(223)、10nF(103)、47nF(473)各一个电解电容 4.7μF、10μF、22μF、220μF各一个扬声器 8Ω（0.5W）一个附录B焊接实物图2。