电子设计项目：手动电子琴设计

第一章 设计需求及分析

一、要求

按动矩阵键盘，驱动底板无源蜂鸣器发出产生不同音调，弹奏一首《小星星》或者自选的音乐。

二、需求分析

获取矩阵键盘键入的信息，然后通过编码将键盘输出的信息译码成对应的音节数据，最后通过NE555模块驱动底板上的无源蜂鸣器发出声音。

根据以上需求，可以的得出：

1.设计矩阵键盘电路，实现信号的获取以及反馈。

2.获取输入信号，译码成对应的音节数据。

3.设计无源蜂鸣器电路驱动板，通过NE555驱动发出对应频率的声音。

第二章 总体设计及框图

一、总体实现方案 ：

1.总体概括

简易电子琴的设计通过软硬件结合实现，硬件系统包括主控器芯片、8个按键组成的矩阵、蜂鸣器等，软件资源包括Multisim，立创EDA等。电子琴有按键代替琴键的弹奏功能和自动播放功能。 

2 、详细介绍

整个程序总共分 2 个模块 ：主模块，按键模块。 

整个方案总共用了 8个按键（ key1~key8 ），按键作为琴键，通过这八个按键键入不同的音阶。

使用NE555产生方波：

二、具体功能描述：

信号源	输入 / 输出	功能描述
inclk	Input	时钟频率 50M
key （1~8 ）	Input	键入以及选择曲目

三、顶层划分

四、按键模块

功能描述： 通过按键 key1~key8键入不同的 8 个音阶 ，频率不同则蜂鸣器发音就不同。

  

第三章 分模块设计电路，仿真

信号：

输入信号：一个时钟信号， 8个按键；

输出信号：一个蜂鸣器输出音调。

第四章 实验及调试结果

一、硬件测试结果：

在时序验证后下载 ，通过硬件测试，实验达到预期效果，通过key1~key8这8个按键的键入蜂鸣器可以发出的八个音阶的音，即表示了电子琴的弹奏功能；通过硬件的测试，所有的设计目标均实现。

二、对结果和结论的问题讨论：

实验过程中，蜂鸣器发音时好时坏，有时比较低沉，有时却比较尖锐，这可能是对主系统分频不精确导致的结果，当对主系统时钟不同 分频时，结果都不同，最终在多次试验下，得到在 6M 时钟频率下效果最为理想。

三、音阶及其对应频率（时钟频率为50MHz分为6 MHz）

第五章 总结及展望

一、总结

本次打板设计电路图以及代码的设计都让我对电子电路有了更加深刻的了解。在设计的初期，我搜集了相关的材料以及文档，发现较难地理解相关知识，随后上网站学习了相关的课程如嘉立创打板的课程。有效地弥补了我在电子电路学习中缺漏的知识。进行了相关的学习之后，发现对于整体思路有了足够的了解，首先需要画外围电路电路板并进行有效的测试，随后构建代码主要结构（参考网上开源资料），进而通过仿真测试，仿真结果良好可以将代码输入，完成本次设计。

二、遇到的困难以及解决方法

本次任务完成中遇到了较多的问题，以下将罗列我遇到的问题以及缓解之策。

蜂鸣器驱动电路出现问题，输入一定频率的方波，无源蜂鸣器无法发出响声

解决的方法：检查电子元件无虚焊，电子元件无损坏，最终检查电路原理图，发现原理图与仿真图有不同之处，而后更改电路图重新打板。

前期大量时间测试方案，上手较难，难度较大

解决方法：实际上，在设计本款电子实习前，我进行了555芯片电路的设计，深入了解了电子电路的设计，虽然最后的差强人意，但是还是学到了较多的东西。

附件：

一、电路图

二、电路板

三．PCB效果图

 

四、实物图