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1、摘要随着社会的发展，人们不仅仅要求物质生活，更需要精神上的满足。从古代的打击乐到现在的流行乐，音乐已成为人们生活中不可缺少的一部分。一直以来，电子琴收到广大青少年的喜爱。本设计介绍由 RC 构成多谐振荡电路，用 NE555 定时器和一些电阻、电容、开关串并联来制作简易电子琴，通过 NE555 产生方波信号，再用 LM386 将信号放大，最终驱动喇叭发出乐音。当人们分别按下每个开关时能听到八种不同频率的乐音，不仅加深了同学们对知识的了解，还提高了同学的动手能力。关键字：NE555、LM386、频率目录前 言 .1第一章 系统组成与工作原理 .21.1 方案比较与选择 .21.2 工作原理 .2第
2、二章 电路方案设计 .32.1 单元电路设计 .32.2 参数计算 .42.3 器件选择 .42.3.1 电阻的选择 .42.3.2 功放电路的 选择 .5第三章 调试与测试结果分析 .63.1 单元电路调试 .73.2 实际测试结果 .73.3 结果分析 .11结论 .12参考文献 .13前 言现代城市生活越来越繁忙，人们的工作压力也非常大，美好的音乐不但能给人带来放松，还能陶冶情操，增加生活乐趣，可以说音乐是人必不可少的东西。对于数量庞大的音乐爱好者，能弹奏一曲音乐更是一种享受。而传统的琴虽然有着古典气息和优美的音色，但其昂贵的价格，庞大的体积，和对环境苛刻的要求，让多数人望而止步。电子琴
3、是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器，相对于传统乐器，它体积小，功能稳定，适应性强，维修简便，成本低廉。通过对一个简易的八音符电子琴的设计，可以巩固和运用所学课程，理论联系实际，提高分析、解决实际问题的独立工作的能力，进一步加深对所学知识的的了解与认识，进一步熟悉各元器件的作用以及制作与调试的方法和步骤，而且还可以熟悉有关仪器的使用。国内本课题的研究主要有以下几个方案：（1）用可控硅制作电子琴，将220V交流电压经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V直流电压。将单向可控硅SCR和电阻、电容组成弛张振荡器电路，但该设计方案制作成本高且复杂；（2）采用AT89C51单片机
4、进行控制，由于AT89C51不具备ISP功能，因此一般不采用；（3）采用AT89S52单片机进行控制，由于其性价比高，因此受到很多人的采用。2第一章 系统组成与工作原理1.1 方案比较与选择方案一：通过NE555与电阻、电容等组成可控多谐振荡器，NE555产生方波信号，信号再经LM386放大，再驱动喇叭播放乐音。方案二：用可控硅制作电子琴。将 220V 交流电经变压器降压，再经过整流、滤波，获得+13.5V 直流电压。将单向可控硅 SCR 和电阻、电容组成驰张振荡器电路。但该设计方案制作成本高且复杂。方案三： 采用 AT89C51 单片机进行控制，由于 AT89C51 不具备 ISP 功能，因
5、此 Atmel 公司已经停产在市面上已经不常见，况且其 ROM 只有 4K 在系统将来升级方面没有潜力。方案四：采用 AT89S52 单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到 8K，使软件设计有足够的内部使用空间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。选择方案：通过对上述四种方案的比较以及根据自己所学的知识，本设计采用方案一。1.2 工作原理简易电子琴NE555定时器、RC振荡电路构成。NE555产生方波信号，信号经LM386放大，再驱动喇叭播放乐音。其框图如2-1所示。NE555 LM386 喇叭信号图1.1 工作原理图其核心是集成运算放
6、大器构成RC 正弦波振荡器，实验板上提供了8 个音节电阻和电容(C 串=C 并=0.068F 固定) 构成RC 串并联选频网络,分别取不同的电阻值（通过琴键开关接通RC 串并联网络的8 对电阻）使振荡器产生八个音阶信号。最后，通过喇叭发出乐音。3第二章 电路方案设计2.1 单元电路设计NE555与电阻、电容等组成可控多谐振荡器，振荡频率取决与Ra 、R16、C3 的值公式如下：f=1.44/（(Ra+R16)C3） 式中 Ra 是对应图中的R1- R8 不同的组合值，这取决与开关K1-K8 的通断情况。在进行音符调试时可用定位器对其进行调试 并确定其每个音阶所对应的阻值。用电阻来控制频率频率来
7、控制音阶（如图1-2），若555 输出波形要驱动更大功率的喇叭的话，可用LM386 对其音频进行功放使功率增大从而使其声音发生增大（如图1-3 为改进原理图）。 图2-1 初始设计原理图图 2-2 改进的原理图 42.2 参数计算根据公式：f=1.44/（(Ra+R16)C3）取 R16=36K，C3=0.022uF表 2.1 电阻的计算值与相对应的电位器f/Hz 261.6 293.6 329.6 349.2 392.0 440.0 493.9 523电阻/k 27.2 24.4 11.1 20.5 18.2 16.3 23.5 89.1电位器/k 50 50 50 50 50 50 50
8、1002.3 器件选择2.3.1 电阻的选择由于实际测到的频率与给的频率有一定误差，因此采用电位器来代替。如表 2.1 所示。52.3.2 功放电路的选择LM386 典型应用电路中，有电压增益为 20 倍、50 倍、200 倍的放大电路。由于电路中的电阻很大，而电源电压只有 5V，若我们采用电压增益为 20 或者是为 50 的放大电路，导致电路中的电流很小，信号经过 NE555 产生方波信号，但电路中所用的喇叭的功率为 0.5W,因此我们尽量地放大信号，使效果更加明显，因此采用电压增益为 200 倍的放大电路。56第三章 调试与测试结果分析图 3-1 电路实物图正面图 3-2 电路实物图反面7
9、3.1 单元电路调试在不接 LM386 时，把 NE555 定时器的 3 引脚接到示波器的表笔上，观察示波器上显示的波形，此时波形在不断的跳动，通过调节示波器上的按钮使波形稳定，再观察频率，发现频率与实际给的频率对不上，我们可以调节电位器的电阻来使频率发生变化，进而与给定的频率达到吻合。在调试的过程中不能一直调节电阻，这样很有可能烧坏芯片。要一边调节电阻，一边观察示波器上的波形和频率，再用万用表测量电位器的电阻的大小。3.2 实际测试结果（1）频率为 262Hz（只闭合 K1）图 3-3 音阶 1 仿真曲线e 调低音dou 的仿真曲线如上图所示。点击 “运行 ”,再闭合开关K1 将所有电阻串联进电路 然后将调节示波器扫描频率到0.4ms 档,在示波器上就得到上图中的曲线其频率约等于262Hz 。（2）频率为 294Hz（只闭合 K2）图 3-4 音阶 2 仿真曲线e 调ruai 音的仿真曲线如上图所示。点击“运行”，再闭合开关K2，保持示波器的扫描频率在0.4ms 档，在示波器上就得到上图中的曲线，其频率约等于294Hz。（3）频率为 330Hz（只闭合 K3）8图 3-5 音阶 3 仿真曲线e 调mi 音的仿真曲线如上图所示。点击“运行” ，再闭合开关K3
