电路分析设计综合设计报告

NANCHANG UNIVERSITY

电路分析实验报告

（2020年6月16日）

题 目： 电子琴设计制作

摘要

社会不断向前发展进步，音乐也逐渐成为我们生活中至关重要的一部分。我们清楚，有一种很常见的键盘乐器——电子琴，它是电子技术和音乐相结合所形成的共同体。在各个领域中，电子琴都扮演着很重要的角色，并且它已经融入现代人们的日常生活中，渐渐成为不可替代的一部分。

利用本学期电工电子学所学的知识，我们完全可以做出简易的电子琴。利用电路知识加持软硬件实现电子琴的诸多功能，进而将电子琴微型化。本文则是利用一个神奇的电路构建了一个简易电子琴，其中的核心器件是NE555芯片，以键盘、蜂鸣器等作为外围部件。它是由很多个不同音阶的电子琴构成的，可以达到多重奏的效果。本次实验中利用到了LM324芯片,NE555芯片，运算放大器，电路串并联等电路知识，在实践中又加深了对电路知识的理解。

关键词：电子琴； 555芯片；电路

Abstract

As society continues to advance, music has gradually become a vital part of our lives.We know that there is a very common keyboard instrument, the electronic organ, which is a combination of electronic technology and music.In various fields, electronic organ plays a very important role, and it has been integrated into modern People's Daily life, gradually become an irreplaceable part.

With the knowledge of electrical and electronics this semester, we can make a simple electronic organ.Many functions of electronic organ are realized by using the hardware and software of circuit knowledge, and then the electronic organ is miniaturized.This paper USES a magic circuit to build a simple electronic organ, the core device is NE555 chip, with keyboard, buzzer as peripheral components.It is composed of many different scales of electronic organ, can achieve the effect of multiple ensemble.In this experiment, LM324 chip,NE555 chip, operational amplifier, circuit series and parallel circuit knowledge was used, which deepened the understanding of circuit knowledge in practice.

Key words: electronic organ;555 chips;circuit

目录

项目背景及目标...........................................................................................................................-1-

一、基本原理： ................................................................................................................... - 2 -

二、电路设计 ....................................................................................................................... - 3 - 2.1电路汇总展示 ............................................................................................................ - 4 - 2.2元器件清单 ................................................................................................................ - 5 - 三、电路仿真 ....................................................................................................................... - 5 - 3.1仿真演示 .................................................................................................................... - 5 - 3.2仿真分析 .................................................................................................................... - 5 - 四、实物展示 ....................................................................................................................... - 6 - 4.1面包板搭建 ................................................................................................................ - 6 - 4.2电路板拼接 ................................................................................................................ - 6 -

五、项目改进及改进效果分析 ........................................................................................... - 6 - 5.1改进方案 .................................................................................................................... - 6 - 5.2改进方案查证 ............................................................................................................ - 7 - 5.3改进过程 .................................................................................................................... - 7 - 5.4改进效果 .................................................................................................................... - 9 - 5.5失败分析 .................................................................................................................... - 9 - 六、项目总结 ....................................................................................................................... - 9 - 6.1收获： ........................................................................................................................ - 9 - 6.2经验教训： ................................................................................................................ - 9 -

6.3 心得体会…………………………………………………………………………………………………………………9

简易电子琴

项目背景：

我们此次选题之所以选择电子琴是因为组内每个人都曾感受到过音乐的力量，受到过音乐的极大帮助，不论是失意伤心时一首歌的安慰使我们绝地重生，抑或是迷茫徘徊时一首歌的治愈使我们坚定目标......音乐有着十分强大的力量，这是一种由内而外，能唤醒人心灵最深处的一股力量。正是由于此，我们组此次选题电子琴，希望能通过自己来制作音乐，致敬那一首首曾帮助过我们的音

乐。

无数个不同的音阶构成一首音乐，一个音阶就和一个频率相应和，通过这样就可以利用频率，改变频率相当于改变音阶，从而做出我们自己想要的音乐，对于这次我们通过电路模拟，利用555芯片来制造多谐震荡电路，并采用固定电阻的方式使电路的不同支路在运行时产生对应不同音阶的频率，带有频率的方波输入扬声器中就能发出不同音调的声音，在主控模块上设有8个按键和扬声器的简易电子琴 。（好想删掉，完全看不出放哪好）

本次设计我们主要应用555芯片、LM324芯片为核心控制元件,与电阻、电容、蜂鸣器等模块组成核心主控制模块，通过在面包板上实验加持软件的帮助从而实现电子琴的诸多功能，通过每个按键与电子琴的琴键对应，经过电子琴按键转换，由电路读取按键的输入状态然后跳转对应电路发出声音，不断迭代就可以实现操作者自行编曲了。（好想删掉，完全看不出放哪好）

本次设计主要通过对电工电子学的基本认识，利用555芯片、运算放大器等器件，通过多谐震荡电路,就会产生不同的频率，然后利用不同的频率的组合，从而设计成一个以面包板为承载的简易电子琴。在操作过程中应满足以下要求：

（好想删掉，完全看不出放哪好） 设计目标：

该系统在使用过程中，应该实现以下基本功能：

(1)利用仿真软件，装载程序，实现对电子琴的仿真。按要求连接电路图，当按下数字键1、2、3、4、5、6、7、8时可以发出相应的音调；

(2)按要求连接电路图，当按下数字键1、2、3、4、5、6、7、8时可以发出相应的音调；

(3)通过不同的数字键组合，可以自编曲目；

(1)简易电子琴一共有8个按键，通过软硬件加持，在面包板上搭建完整的电路，从而实现电子琴诸多功能；

(2)使用数字键1-8个按键开关作为电子琴键，按下开关按键发出相应的音调；

(3)通过查询简易电子琴电路所按下的按键，读取相关电路的输入状态，产生不同的频率音阶从而实现用户自编歌曲；（好想删掉，完全看不出放哪好）

一、基本原理

1 简易电子琴系统组成

1.1 从电子琴到电路板（简易电子琴）

1.1.1 按键模块

在电路板上安装八个按键开关，分别接入对应的电路中来控制输出频率，通过不同频率对应不同音阶，从而实现基本的发声功能。 1.1.2 音调发生模块

由一个555芯片、一个LM324运算放大器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。 1.1.3喇叭模块

通过大小喇叭共同发声，小喇叭扬声器DIY音响直径18mm、8欧、1w；大喇叭扬声器DIY音响3寸、4欧、5w。 1.2发声原理对比

电子琴发声原理：

现代的电子琴一般使用PCM采样音源。所谓采样就是录制乐器的声音，将其数字化后存入ROM或FLASH里，然后按下键时CPU或DSP芯片回放该音。甚至有一些高级编曲键盘可以使用外置采样（比如Tyros 3的硬盘音色）。现代电子琴并非“模仿”乐器音色。它使用的就是真实乐器音色。当然，力度感应在电子琴里是必备的。现代波形记忆式电子琴依然拥有滤波器，振荡器，同样可以靠包络线控制来制造和编辑音色。甚至在硬件电路上加入或软件模拟了老式电子琴的FM合成机构。如今的电子琴已今非昔比，很多3000~6000的电子琴支持更多的特性，比如Yamaha的PSR-S650支持完整的XG、GS音源，拥有真实乐器技法的兆级音色，16M可以装入采样的可读写ROM，以及音序器，伴奏制作功能。更加方便现场演奏和音乐制作。

当然，一部分老式电子琴是仅仅使用FM合成声音的，使用振荡器来模拟乐器声音，只不过它已经退出了市场。他的工作原理如下：

振荡器的作用根据需要产生一定频率的振荡信号，振荡信号通过分频器分解成不同频率的信号输送到放大器，放大器将信号放大，推动扬声器发出声音。键盘实际是一些开关，如果没有键盘，许多种频率的信号一齐进到放大器里，通过扬声器发出的声音就会乱七八糟，不成音乐。按下键盘的一支键，就等于接通一只开关，只允许某一种频率的信号通过到放大器里去，扬声器就发出一个音来。