简易电子琴电路地设计仿真与实现.doc

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1、目录一．模电课设概述11.1设计背景11.2设计目的及意义1二．Proteus软件简介2三．简易电子琴基本原理33.1音乐产生原理33.2设计原理33.3方案设计8四.Proteus原理图绘制124.1选取元件124.2放置元件及排版134.3模拟及仿真14五.Proteus电路仿真15六仿真结果分析196.1频率及放大倍数测量196.2理论比较196.3误差分析19七心得体会20八.参考文献21九.元器件清单22十.本科生课程设计成绩评定表24一．模电课设概述1.1设计背景电子琴是一种键盘乐器，采用半导体集成电路，对乐音信

2、号进行放大，通过扬声器产生音响。现在的电子琴一般使用PCM或AWM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里，然后按下键时CPU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Tyros3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，现在力度触感在电子琴里是必备的。而且现代电子琴还加上了老式电子琴的滤波器，振荡器，包络线控制来制造和编辑音色。甚至也带上了老式电子琴的FM合成机构。本次课程设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计，按下不同琴键改变RC值，发出C调的

3、八个基本音阶，采用运算放大器构成振荡电路，用集成功放电路输出音调，从而达到电子琴固有的基本功能。1.2设计目的及意义(1)培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事的科学态度和勇于探索的创新精神。(2)锻炼学生自学软件的能力及分析问题、解决问题的能力。(3)通过课程设计，使学生在理论计算、结构设计、工程绘图、查阅设计资料、标准与规(4)巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。(6)为今后从事电子技术领域的工程设计打好基础基本要求。二．Proteus软件简介Proteus软件是由英国LabCente

4、rElectronics公司开发的EDA工具软件，由ISIS和ARES两个软件构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统仿真平台软件，ARES是一款高级的布线编辑器，它集成了高级原理布线图、混合模式SPICE电路仿真、PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，

5、真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。　Proteus软件的模拟仿真直接兼容厂商的SPICE模型，采用了扩充的SPICE3F5电路仿真模型，能够记录基于图表的频率特性、直流电

6、的传输特性、参数的扫描、噪声的分析、傅里叶分析等，具有超过8000种的电路仿真模型。Proteus软件支持许多通用的微控制器，如PIC、AVR、HC11以及8051；包含强大的调试工具，可对寄存器、存储器实时监测；具有断点调试功能及单步调试功能；具有对显示器、按钮、键盘等外设进行交互可视化仿真的功能。此外，Proteus可对IARC-SPY、KEIL等开发工具的源程序进行调试。此外，在Proteus中配置了各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、频率计，便于测量和记录仿真的波形、数据。三．简易电子琴基本原理3.1音乐产生原理由于

7、一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了。音调主要由声音的频率决定，乐音(复音)的音调更复杂些，一般可认为主要由基音的频率来决定，也即一定频率的声音对应特定的乐音。在以C调为基准音的八度音阶中，所对应的频率如表1所示。如果能够通过某种电路结构产生特定频率的波形信号，再通过扬声器转换为声音信号，就能制作出简易的乐音发生器，再结合电子琴的一般结构，就可实现电子琴的制作了。3.2设计原理3.2.1振荡电路原理由于RC振荡电路，一般用来产生1HZ~1M

8、HZ围的低频信号；而LC振荡电路一般用来产生1MHZ以上的高频信号，由上表我们可以知道选择RC振荡电路。其基本电路为RC文氏电桥振荡电路。(1)RC桥式振荡电路图(2)RC串并联选频网络RC桥式振荡电路可以选出特定频率的信号。具体实现过程的关键是RC串并联选频网络，其理论推导如下：可得选频