中南大學(xué)電工電子專業(yè)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

中南大學(xué)電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)匯報(bào)題目：可編程樂曲演奏器設(shè)計(jì)學(xué)院：信息科學(xué)和工程學(xué)院指導(dǎo)老師：陳明義專業(yè)班級：姓名：學(xué)號(hào)：前言伴隨科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新日異，電工電子技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)中占據(jù)著很關(guān)鍵地位，所以作為二十一世紀(jì)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生而言，掌握電力電子應(yīng)用技術(shù)十分關(guān)鍵。電工電子課程設(shè)計(jì)目標(biāo)在于深入鞏固和加深所學(xué)電工電子基礎(chǔ)理論知識(shí)。使學(xué)生能綜合利用相關(guān)關(guān)課程基礎(chǔ)知識(shí)，經(jīng)過本課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們獨(dú)立思索能力，學(xué)會(huì)和認(rèn)識(shí)查閱學(xué)習(xí)我們未學(xué)會(huì)知識(shí)，了解專業(yè)工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)、思緒、和具體方法和步驟，掌握專業(yè)課程設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)計(jì)算、軟件編制，硬件設(shè)計(jì)及整體調(diào)試。設(shè)計(jì)過程中還能樹立正確設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)謹(jǐn)工作作風(fēng)，達(dá)成提升我們設(shè)計(jì)能力目標(biāo)。從理論到實(shí)踐，往往看似簡單，實(shí)則是有很大差距，經(jīng)過課程設(shè)計(jì)，能夠培養(yǎng)我們學(xué)到很多東西，不僅能夠鞏固了以前所學(xué)過知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過知識(shí)。只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，只有把所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正學(xué)到知識(shí)，從而提升自己實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思索能力。在次，尤其感謝老師給我們以實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，讓我們對以前知識(shí)以復(fù)習(xí)，整合，并從理論走向?qū)嵺`，相信我們?nèi)繒?huì)在這次課程設(shè)計(jì)中學(xué)到很多?。?！目錄前言......................................................................................................................2正文第一章系統(tǒng)概述...............................................................................................4系統(tǒng)功效...................................................................................................4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)...................................................................................................4 試驗(yàn)原理...................................................................................................4整體方案....................................................................................................5第二章單元電路設(shè)計(jì)和分析..........................................................................52.1音頻發(fā)生器設(shè)計(jì).........................................................................................52.2節(jié)拍發(fā)生器設(shè)計(jì)..........................................................................................62.3讀取存放器數(shù)據(jù)..............................................................................................72.4選擇存放器地址..............................................................................................82.5控制音頻電路設(shè)計(jì)...........................................................................................8第三章電路安裝和調(diào)試...........................................................................................9第四章結(jié)束語.................................................................................................................9元器件明細(xì)表..............................................................................................................10參考文件................................................................................................................................10附錄................................................................................................................................11第一章系統(tǒng)概述系統(tǒng)功效依據(jù)要求，我們設(shè)計(jì)該可編程電子音樂演奏電路能夠經(jīng)過開關(guān)選擇預(yù)先設(shè)定好音樂曲目，曲目選定后則自動(dòng)演奏所選曲目。歌曲曲目能夠暫停，能夠重放，還能夠依據(jù)情況調(diào)整歌曲播放速度?；A(chǔ)達(dá)成估計(jì)要求，不過最大缺點(diǎn)就是歌曲播放音調(diào)不準(zhǔn)！系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可編程電子音樂自動(dòng)演奏電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求圖1-1所表示。圖中K1用于選擇預(yù)先設(shè)置在電路中樂曲，選中某一樂曲后對應(yīng)發(fā)光二極管亮，音樂演奏電路反復(fù)自動(dòng)演奏所選樂曲，經(jīng)功率放大后由喇叭播出，直至選中下一首為止。試驗(yàn)原理電子樂器模擬多種樂器基礎(chǔ)原理是：先將某種樂器聲音轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再分析該樂器電信號(hào)波形和頻譜，最終利用電子技術(shù)產(chǎn)生和該樂器相仿電信號(hào)。樂曲中1,2,3,4,5,6,7......對應(yīng)不一樣頻率，把對應(yīng)頻率轉(zhuǎn)化為對應(yīng)十六進(jìn)制數(shù)存放在存放器EEPROM28C64B中，經(jīng)過555定時(shí)器組成多諧振蕩器輸出CP脈沖讀出存放器中數(shù)據(jù)，再經(jīng)74LS74輸出，連接蜂鳴器播放出所存放歌曲。依據(jù)聲樂知識(shí)，產(chǎn)生音樂兩個(gè)原因是音樂頻率連續(xù)時(shí)間，每個(gè)音名頻率圖一所表示：音名頻率（Hz）音名頻率（Hz）音名頻率（Hz）低音1261.63中音1523.25高音11046.50低音2293.67中音2587.33高音21174.66低音3329.63中音3659.25高音31381.51低音4349.23中音4698.46高音41396.92低音5391.99中音5783.99高音51567.98低音6440中音6880高音61760低音7439.88中音7987.76高音71975.52圖一簡譜中音名和頻率關(guān)系整體方案

依據(jù)實(shí)際需求將整體電路分為“選擇電路”，“音樂演奏電路”和“功率放大”3個(gè)關(guān)鍵部分。其原理圖以下第二章單元電路設(shè)計(jì)和分析2.1音頻發(fā)生器設(shè)計(jì)用555定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)8Hz音頻多諧振蕩器，圖2-1所表示。圖2-1音頻多諧振蕩器圖2-1產(chǎn)生頻率為f=1/T=1.43/(RA+2RB)C,而該振蕩電路應(yīng)能產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)CP。選擇CP頻率時(shí)，由圖一可知各音節(jié)對應(yīng)頻率從261.63——1975.52Hz，再乘以256(兩級74161級聯(lián)后計(jì)數(shù)器模值)，這么就得到了應(yīng)該產(chǎn)生振蕩器基頻為260*256Hz=66560Hz，所以可選擇RA=1K，RB=0.1K，Ｃ＝0．0１ｕＦ。2.2節(jié)拍發(fā)生器設(shè)計(jì)用555定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)21拍/min到540拍/min節(jié)拍發(fā)生器，圖2-2所表示。圖2-2節(jié)拍發(fā)生器假如樂曲中音全為4分音符，則節(jié)拍發(fā)生器產(chǎn)生頻率應(yīng)為f=V拍/1min=V拍/60s,但考慮到一首樂曲中最短音為16分音符，故f=V拍/60s*4。試驗(yàn)中滑動(dòng)電阻器我們使用是100K，所以f=1/[(RA+2*RB)*c*ln2]=（1.4Hz，36Hz），所以V=0.25*f*60拍/min=（21拍/min,540拍/min），即該電路中樂曲調(diào)整速度為21拍/min到540拍/min。2.3讀取存放器數(shù)據(jù)依據(jù)從EEPROM中獨(dú)處數(shù)據(jù)，利用74LS161級聯(lián)分頻出相對應(yīng)音節(jié)頻率，從而傳到后續(xù)電路中放出對應(yīng)音調(diào)，兩塊讀取存放器數(shù)據(jù)74LS161接線圖圖2-3圖2-3讀取存放器數(shù)據(jù)74161分頻使用置數(shù)法，依據(jù)X=f/Fi=（16-n1）（16-n2）（Fi為各個(gè)音節(jié)對應(yīng)頻率，n1、n2分別為兩個(gè)74161置數(shù)值）分別計(jì)算對應(yīng)音節(jié)所需分頻數(shù)即74161分頻數(shù)，并依據(jù)圖中對應(yīng)關(guān)系（n1=Q3Q2Q1Q0=D4D5D6D7，n2=Q3Q2Q1Q0=D0D1D2D3）寫出各個(gè)音節(jié)對應(yīng)在EEPROM中存入16進(jìn)制數(shù)值以下表：音調(diào)分頻數(shù)置數(shù)n1置數(shù)n2EEPROM中16進(jìn)制數(shù)據(jù)低音12560000222611883202224441902148516933CC615116867134432C中音1127084121132841310066664950100558449296751118D767510A5高音16379E9256118D1348108514471085154210959637101055733128312.4選擇存放器地址依據(jù)節(jié)拍發(fā)生器產(chǎn)生CP脈沖分別接在下面兩74161，兩塊74161再經(jīng)級聯(lián)可組成選擇ＥＥＰＲＯＭ地址電路，兩塊選擇存放器地址74LS161接線圖圖2-４圖2-４選擇存放器地址74LS161５控制音頻電路設(shè)計(jì)依據(jù)實(shí)際需求，可根據(jù)以下圖2-3接出74LS161ＣＩ經(jīng)觸發(fā)器接樣功放電路，再接入揚(yáng)聲器播放樂曲。（運(yùn)放可省略）圖2-3音頻電路設(shè)計(jì)第三章電路安裝和調(diào)試根據(jù)上述５個(gè)模塊逐塊連接線路，每接好一部分利用相關(guān)器材進(jìn)行檢測：音頻多諧振蕩器調(diào)測：連接好電路后，打開示波器，將５５５定時(shí)器輸出端接入示波器，自動(dòng)設(shè)置后觀察示波器輸出波形，波形應(yīng)為近似方波，并依據(jù)示波器測出頻率應(yīng)大約等于理論計(jì)算值。節(jié)拍發(fā)生器調(diào)測和音頻多諧振蕩器類似，但應(yīng)注意節(jié)拍發(fā)生器調(diào)測時(shí)還應(yīng)旋鈕滑動(dòng)變阻器，使其阻值改變，觀察相關(guān)頻率其它三個(gè)模塊對應(yīng)使用萬用表和示波器測量第四章結(jié)束語兩周課程設(shè)計(jì)讓我深刻體會(huì)到了電路調(diào)測對一個(gè)電路硬件實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵性，學(xué)會(huì)處理電子電路故障也是十分關(guān)鍵。作為自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生，我認(rèn)為自己在這些方面應(yīng)該好好加強(qiáng)。在試驗(yàn)接線過程中，我們組接線比較慢，電路實(shí)現(xiàn)也比較晚，不過我和搭檔還是沉著一遍又一遍檢驗(yàn)各個(gè)模塊，從中學(xué)到了耐心，遇事沉著冷靜是最關(guān)鍵，這對我而言，真是很關(guān)鍵，終生受益。當(dāng)然了，在試驗(yàn)過程中我們也碰到了很多問題，起初有些芯片管腳因?yàn)榇中拇笠饨渝e(cuò)了，以后經(jīng)過檢驗(yàn)糾正；其它電路模塊全部正常工作，但喇叭沒有發(fā)出聲音，懷疑接觸不良，以后把功放電路模塊挪了一下位置，立即由樂曲奏出；樂曲演奏有雜音，音調(diào)不正確．．．．．．即使最終電路音調(diào)還不是很準(zhǔn)，不過我們其它功效還是完成很不錯(cuò)，也從中學(xué)到了很多，感謝老師給我們做這次課程設(shè)計(jì)得機(jī)會(huì)，也尤其感謝陳老師給我們指導(dǎo)！元器件明細(xì)表序號(hào)元件型號(hào)數(shù)量序號(hào)元件型號(hào)數(shù)量15552個(gè)1174LS1615片27