2022年电子节拍器课程设计分析方案.docx

精品学习资源电子课程设计报告课程设计名称：数字规律课程设计课程设计题目：电子节拍器院 系 名 称：专业： 班级：学号： 姓名：评分： 老师：日期2021年月 日欢迎下载精品学习资源摘要音乐能能够陶冶人的情操，进化人的灵魂，在贝多芬昏暗的世界里音乐奏响了他的其次次生命曲，随着音乐节奏的转变会带给人不一样的享受，而对节奏频率的转变进行检测会更简洁让人懂得；本次设计电子节拍器采纳了 CD4017，555,8050 ，CD4069芯片等其他元器件组成完整数字电路，具有较好的声光显示功能；并设有2/4 ，3/4 ， 4/4 ，三档开关，它将 RC振荡经过非门产生的脉冲通过分频器对指示灯LED亮暗的掌握从而观看音律节奏的变化，分频器又输出脉冲经过三极管达到对电阻开关的掌握以及转变 555 的振荡的频率，通过喇叭发出的声音可以明确的辨别节拍发生了转变；设计实现的频率范畴是1000KHZ 左右，电源是5v，采纳的技术方法仍可以用在其他的领域，例如学音乐、学舞蹈、学唱歌节拍器都是初学者的良师益友；关键字：节拍器 频率 分频器欢迎下载精品学习资源目录前言············································· 3第一章设计内容及要求························4第二章系统的组成及工作原理····················· 5第三章电路方案设计·····························6设计电路图··································· 6第四章实验调试及测试结果与分析·················· 9总结············································· 10参考文献········································· 11电路原理图·································欢迎下载精品学习资源······ 12元件清单········································· 13前言电子节拍器是一种能在各种速度中发出一种稳固的节拍的电动或电子装置，作为一种节奏性乐器使用； 1696 年巴黎人 E. 卢列创制第一架节拍器后，这种装置的种类许多，最普遍使用的是1816 年由奥地利人J.N. 梅尔策尔创造的节拍器；梅尔策尔的节拍器形状出现金字塔形，内部为时钟结构，有齿轮及发条，带动一摆杆，摆杆每次摇摆终止时发出尖锐的“滴答”声，这些滴答声的 速度可依据刻在摆杆上的游尺度上下移动摆锤，进行调整，其速度每分钟40210 拍；约在 1945 年瑞士钟表业生产袖珍节拍器，形如挂表；匈牙利作曲家 G利盖蒂在交响诗中用过 100 个节拍器以不同的速度鸣响；节拍器最早时期是机械式的利用的是机械发车节拍，随着科学技术的进展欢迎下载精品学习资源现今的节拍器都是电子式的，现代半导体和集成电路底节拍器不但功能强性能好而且仍小巧灵活，携带起来很便利；在不久的将来仍会显现只能化的电子节拍器；电子节拍器对初学者来说是最好的指导老师，是钢琴学习者的铺助工具，合理地运用它 , 可使学琴者克服练习中的障碍, 清晰每首乐曲所需的基本速度 , 并且对初级学琴者建立肯定的心理节奏感, 养成良好的节拍习惯具有积极的帮忙作用 ， 同 时 也 起 到 速 度 的 参 照 作 用 、 纠 正 速 度 的 作 用 ；欢迎下载精品学习资源第一章 设计内容及要求【基本要求】要求本节拍器具有声光显示功能：设有2/4 ，3/4 ， 4/4 三档节拍转换开关，音响有强弱之分；节拍速度连续可调；欢迎下载精品学习资源其次章 系统的组成及工作原理本设计电路主要由四部分组成，分别是：脉冲产生电路、节拍信号产生电路、灯光显示电路和发声电路；节拍信号产生电路：以脉冲信号作为输入信号产生节拍信号；灯光显示电路：灯光使用节拍信号掌握；发声电路：利用功率较大的放大电路来驱动发生器，继而通过蜂鸣器产声音；设计参考原理框图如图2-1 所示：图 2-1系统组成框图第一由振荡电路产生一系列的脉冲信号，传至脉冲信号接收电路，通过接收脉冲信号电路对这一脉冲进行一系列的转换，使其能够产生不同的节拍，再将这些转换的脉冲信号传至蜂鸣器，使其能够发出不同的节拍来，同时连接四个发光二极管，以达到有灯光随节拍闪亮的成效；欢迎下载精品学习资源第三章 电路方案设计电路图如图 3-1 所示：图3-1系统方案电路图电路通过 555自激振荡产生方波输出，其频率范畴为570Hz-2800Hz,调剂滑动变阻器可以使拍子在每分钟 34至170次的范畴内变化；欢迎下载精品学习资源脉冲产生电路电路如图 3-2 所示；图3-2脉冲产生电路图节拍掌握器由 CD4017、C4、R11等组成；其中脉冲安排器 CD4Ol7，其十个输出端 QO-Q9只有一个输出高电平，复位状态下QO输出高电平，在 CP0端输入第一个脉冲后 Ql输出高电平，输入其次个脉冲后 Q2输出高电平，以此类推；输入十个脉冲后电路又复原到初始状态；假如把某个输出端接到复位端MR，就当该输出端为高电平常电路即提前进入复位状态，我们正是利用这一特点通过开关接在不同的输出端上形成不同的节拍输出；C4、R11组成开机复位电路；欢迎下载精品学习资源节拍掌握电路电路如图 3-3 所示：声音掌握电路电路如图 3-8 所示，当 Q0、Q2、Q4、Q6其中一路输出高电平常，通过与其相连接的发光二极管再过R3连接到地从而同步发光显示，另外通过二极管与电阻相连， 由于R7=100 与其他 R4=R5=R6=51K 不相同，所以当 Q0输出高电平常，声音掌握信号输出的电流将大一些，发出重音，区分于其他低音信号；声音掌握信号输出以后通过三级管放大电路对其进行放大，再输出到蜂鸣器进行发声；下面以 2 4拍为例说明电路的工作原理：在复位状态Q0输出高电平，通过 R7电路发出一重音， LED4灯亮， R4、R5、R6中无电流通过； CP0端输入第一个脉冲后 QO输出低电平 Q1输出高电平，电路没有输出；输入其次个脉冲后Q2输出高电平，通过 R6电路发出一低音， LED3灯亮， R4、R5、R7中无电流通过；输入第三个脉冲后 Q3输出高电平，电路没有输出；输入第四个脉冲后， Q4输出高电平，通过开关又使 MR端为高电平，脉冲安排器快速进入复位状态；如此周而复始，便可发出一强一弱的节拍声，34、44 拍的工作原理可以此类推；欢迎下载精品学习资源第四章 试验调试及测试结果与分析4.1 调试<1）设计完电路领到元器件后，开头预备连接电路；由于本次课程设计是两个同学一组， 为确保两位同学都动手操作，作者与同组同学分工一人连接一半的电路，各自检查无明显错误后再将两部分电路连接起来；为了在连线时不发生故障，作者与同组人遵循了以下原就：在接线之前断开全部的电源，检查所需芯片和导线是否完好，参照电路图，先把芯片插座在电路板上进行布局，然后合理、有序的连接电路；<2）连接完电路后，接通电源，发觉节拍的速度特别快以至现象不明显以及蜂鸣器发出的声音太弱；作者先检查了电路的连线以确保接触良好，结果无明显变化；接着调剂滑动变阻器，渐渐调大电阻的阻值发觉节拍的速度逐步慢下来，此时现象比较清晰；由此同时也可以得出振动频率与电阻成反比；然后作者更换了靠近二极管的电容的大小，将小电容换成了较大的电容，此时听见了蜂鸣器发出的清晰的声音；4.2 测试结果与分析<1）将导线开关连在 2/4拍，接通电源开关，蜂鸣器发出“强弱 强 弱”的节奏声，发光二极管 D4和 D3 也随着节拍声交替发光 , 发出强音时 D4 亮，发出弱音时 D3 亮；分析：“强 弱 强 弱”的节奏声正是 2/4拍的节奏，说明电子节拍器能够正常发声和发光；<2）将导线开关连在 3/4拍，蜂鸣器发出“强弱 弱 强 弱 弱”的节奏声，发光二极管D4、D3 和 D2 也随着节拍声交替发光，发出强音时D4 亮，发出第一声弱音时 D3 亮，发出其次声弱音时 D2 亮；欢迎下载精品学习资源分析：“强 弱 弱 强 弱 弱”的节奏声正是3/4拍的节奏，说明电子节拍器能够正常发声和发光；<3）将导线开关连在 4/4拍，蜂鸣器发出“强弱 弱 弱 强 弱 弱 弱”的节奏声，发光二极管 D4、D3、D2 和 D1 也随着节拍声交替发光，发出强音时D4 亮，发出第一声弱音时D3亮，发出其次声弱音时D2亮,发出第三声弱音时 D1亮；分析：“强 弱 弱 弱 强 弱 弱 弱”的节奏声正是 4/4拍的节奏，说明电子节拍器能够正常发声和发光；<4）调剂滑动变阻器可以转变节拍声节奏的快慢和发光二极管闪耀节奏的快慢，所以判定制作的电子节拍器的节拍速度连续可调；以上测试结果说明该设计电路符合设计要求；总结本次课程设计我们投入了一周的时间，在此过程中我遇到太多的困难，始终是耐着性子坚持把这个试验做完了，其中不乏有人帮忙，从一开头我对节拍的一无所知到现在的马马虎虎，我已经很欣慰了，在选这个课题的时候我压根就不知道我要做什么，学问后来查了资料以后我才有一个大致的思路，我总共用了两种方法，第一种方法在理论上是行得通的，但是并不能达到老师所要的要求，顾此我舍弃了，采纳其次种方案，始终是摸索着前进，电路已经是千疮百孔了，而且仍有部分试验要求现象显现，这大大的鼓励了我坚持下去决心，可是天不遂人愿最终在最终失败了；下面总结一下设计中的优劣点： 优点：1、脉冲发生电路相对555 多谐振荡电路焊接比较简洁、外观清晰，振荡实现起来简洁，而且排除问题，检查便利；2、只需要一个555 音频信号发生器驱动扬声器发声，不需要什么外接电路来驱动，而且只需要一个三极管来开关电阻；3、整个电路采纳的是模块化设计，模块化焊接，彼此之间联系不紧密，相互影响不大，只要有一个显现问题都能很快被排查出来；劣点：1、脉冲不稳固，或多或少的会闪耀，而且频率转变不是很大，振幅几乎不变；2、LED灯循环点亮随振荡频率转变后变化很不明显；3、音频信号发声器的三极管起到的开关作用不是很大，当三极管开，关时音频几乎是没有转变；欢迎下载精品学习资源4、依靠性很大，扬声器的发声频率不仅依靠音频发生电路，仍依靠振荡器发声电路，顾此实际操作很难有理论试验的成效显现；失败后才发觉我真的很在乎我自己的作品，起初是做着玩的，当我投入了大量的精力以后我仔细了，在制作的过程中我采纳的是模块化的焊接电路，然后将全部的电路连接起来，在检查的时候大大的节省了时间，只要有一个部分除了问题我就可以采纳排除法很快就能查出问题所在；我觉得课程设计是靠我们的综合素养，不单要求理论学问，仍要求实践才能，通事训练我们将课本上的学问整合到一块小小的电路板上，浓缩就是精华！参考文献1 王毓银 . 数字电路规律设计 <脉冲与数字电路 第三版） . 高等训练出版社.19992 康华光. 电子技术基础 模拟部分 <第四版） . 高等训练出版社 .19873 吴汉清.有用制作 电子节拍器 .电子制作 2003年第10期4 曹汉房. 数字电路与规律设计基础 .电子工业出版社 .2007年7月5日 汤山俊夫 ，彭 军 < 译）数字电路设计与制作 . 科学出版社 .2005年 4 月6 美斯蒂芬. 布朗<StephenBrown） . 数字规律设计基础 <英文版） . 机械工业出版社 .2021 年 9 月欢迎下载精品学习资源电路原理图；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源附录； 元件清单序号类型型号数量1滑动变阻器050K12电阻91 K 1310K541K 2524016电容1uf170.1uf1810nf19555 芯片110CD4017111三极管2N1711212蜂鸣器BUZZER200HZ113LED414二极管1BH625欢迎下载