八音电子琴【DOC精选】.doc

一、设计题目及要求 1．设计题目 八音电子琴 2．设计要求 （1）能发出1，2，3，4，5，6，7，1八个音。 （2）用按键作为键盘。 （3）C调到B调对应频率为。 调 频率（Hz） ?（高音） 261.63*2 B 493.88 A 440.00 G 392.00 F 349.23 E 329.63 D 293.66 C 261.63 二、设计过程及内容（包括总体设计的文字描述，即由哪几个部分构成的，各个部分的功能及如何实现方法；主要模块比较详尽的文字描述，并配以必要的图片加以说明，但图片数量无需太多） 1．设计分析与构成 实验设计总体主要由防抖动模块、分频器模块两部分构成，根据命题的要求,要使扬声器发音,需要在其输入信号端连接一个对应频率的方波信号.实验使用的信号源可以提供从几赫兹到几兆赫兹不等的信号频率,利用分频器分出相应需要的频率。 （1）.模块一——防抖电路模块。作用：用来消除在按键接入线路时不可避免抖动脉冲电平对试验造成的影响。 （2）.模块二——分频器模块。作用：将高频时钟信号转化为试验所需要的低频时钟信号，并利用T触发器试验占空比的改变。 2．设计原理及实现 （1）防抖动电路 在按键接入线路时，不可避免的会产生抖动脉冲电平。为消除此类脉冲的影响，可选择增加防抖电路（图1-1）。设计通过D触发器的保持特性，给定触发器的周期大于操作者手抖动的周期，从而在这一周期内保持信号不变，从而达到防抖动的效果。 本实验选择的是clk1/14，366Hz的频率防抖电路的输出作为分频电路的输入。 图1-1 （2）分频电路 计数器有分频的作用，N进制的计数器的进位输出信号的频率就为时钟频率的N分之一。所以分频器的作用就是把高频时钟频率转化为低频音调频率。在输出脉冲端加装一个T触发器,每次脉冲到达触发器的时候输出便会跳变电平,这就达到了驱动扬声器的条件。 本实验选用了四片74161十六进制计数器。（16^3=4096，16^4=65536，三片不能满足要求试验要求）。根据实验指导书与试验箱的功能结构，选中时钟频率6MHz。对于分频器基本电路的设计，同防抖电路，避免了清零法不彻底的因素，采用整体置数法进行置数。（图2-1） 由计算，每个音对应的计数器为： 时钟频率 调 频率（Hz） 计数器进制（加T触发器） 对应 音频 6MHz C 261.63*2 5733 1（高） B 493.88 6074 7 A 440.00 6818 6 G 392.00 7653 5 F 349.23 8590 4 E 329.63 9101 3 D 293.66 10216 2 C 261.63 11467 1 实际上并不是使用输出信号与非后直接置数，在这里设计采用与门作为选频模块的开关，0信号输入后，经反相器变1经过与门选出所需频率的信号相与，得到的信号一方面在加反后作为置数信号，另一方面作为下一级二分频电路T触发器的输入信号。 关于T触发器，起到脉冲翻转作用。当有上升沿时信号便改变一次状态。T触发器的初始状态设为VCC高电平。 设计采用或门开关作为当初始时操作者未按下按键，即状态都为1，从而经过反相器为0，由或门锁住信号。当操作者按键以后，或门输出有效信号，T触发器的输出与之相与，输出有效信号。 图2-1 分频部分仿真波形 总电路 仿真波形 C（低） 周期3.82ms D 周期3.40ms E 周期3.03ms F 周期 2.86ms G 周期2.54ms A 周期 2.27ms B 周期2.02ms C（高） 周期 1.92ms 3．硬件测试 将电路原理图下载到可编程逻辑器件中，并连好接线和外部电路，用实验箱进行测试，实验结果符合要求，在按不同的按钮时，很清楚地听到了八个不同的音阶。 三、设计结论（包括设计过程中出现的问题；对EDA课程设计感想、意见和建议） 1、题目要求发出八个不同频率的音阶。这就要求对固有频率进行分频。采用四片74161，固有频率6MHz除以所需音阶频率，得到的数即为进制数，采用整体置数发进行置数。得到八种频率的输出，再与扬声器相连发音。 2、考虑到电路中的竞争与冒险现象，按键接D触发器防抖动。 3、由于输出频率信号脉冲占空比很小，故在输出接入T触发器，输出信号作为时钟，信号遇高电平翻转，而实现高低电平之比为1：1。 2．设计中出现的问题及问题的解决 （1） 在进行仿真时，一度不能出现合理的输出波形，在老师的指导下，我们将End Time重新设置了一个比较大的数，得到了合理的输出波形。 （2）在电路图设计完毕进行仿真时，输出波形中出现了毛刺，通过在分频电路后接入D触发器使