【正文】 ......................................................... 16 附 1 源程序代碼 .......................................................................................................... 17 附 2 系統(tǒng)原理圖 .......................................................................................................... 22 1 1 概 述 電子琴 功能模式 介 紹 本次設(shè)計提出了用 AT89S52 單片機為 核心控制元件，設(shè)計一個簡易的電子琴。本方案以 AT89S52 單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器 、顯示 等模塊組成核心主控制模塊在主控模塊上設(shè)有 7 個按鍵和揚聲器。 在彈奏模式方面，可 根據(jù)使用者的操作隨意彈奏想要表達(dá)的音樂。 而在播放音樂方面， 一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應(yīng)著不同的頻率 ,再加上一定的延時作為節(jié)拍，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂了，當(dāng)然對于單片機來產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時 /計數(shù)器 T0 來產(chǎn)生這樣方波頻率信號。 查找想要播放歌曲的歌譜，翻譯出 對應(yīng)的頻率及延時節(jié)拍，存儲到單片機存儲單元里， 再 通過所編程序 即可 控制歌曲播放。 系統(tǒng)設(shè)計的 任務(wù)與要求 實現(xiàn)電子琴發(fā)聲控制系統(tǒng)；要求電路實現(xiàn)如下功能： 利用蜂鳴器作為發(fā)聲部件， 1 個數(shù)碼管作為顯示部件，設(shè)置 8 個按鍵，實現(xiàn)高音、中音、低音的 7 的發(fā)音。并在存儲一首歌曲的內(nèi)容，可以實現(xiàn)自動播放。用 PROTEUS 實現(xiàn)的電子琴仿真設(shè)計 。 說明：單片機的工作時鐘頻率為 12MHz。2 2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計 本系統(tǒng)采用單片機 AT89S52 為電子琴的控制核心，系統(tǒng)主要包括播放模塊、按鍵彈奏 模塊。下面對各模塊的設(shè)計逐一進(jìn)行論證比較。 2. 1 系統(tǒng)總體方案 本次設(shè)計提出了用 AT89S52 單片機為核心控制元件，設(shè)計一個簡易的電子琴。本方案以 AT89S52 單片機作為主控核心，與鍵盤、揚聲器等模塊組成核心主控制模塊在主控模塊上設(shè)有 7 個按鍵和揚聲器。根據(jù)使用者的操作隨意彈奏想要表達(dá)的音樂。一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構(gòu)成我們所想要的音樂了，當(dāng)然對于單片機來產(chǎn)生不同的頻率非常方便，我們可以利用單片機的定時 /計數(shù)器T0 來產(chǎn)生這樣方 波頻率信號。 定時 /計數(shù)器的設(shè)計和狀態(tài)字定義 若要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（ 1/頻率），再將此周期除以 2，即為半周期的時間。利用定時器計時半周期時間，每當(dāng)計時終止后就將 反相 ， 然后重復(fù)計時再反相 。 就可在 引腳上得到此頻率的脈沖。利用 AT89S52的內(nèi)部定時器使其工作計數(shù)器模式（ MODE1）下，改變計數(shù)值 TH0 及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同音階，例如，頻率為 523Hz，其周期 T＝ 1/523＝1912μs，因此只要令計數(shù)器計時 956μs/1μs＝ 956，每計數(shù) 956 次時將 I/O 反相，就可得到中音 DO（ 523Hz）。計數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是： N＝ fi247。2247。fr， 式中，N 是計數(shù)值； fi 是機器頻率（晶體振蕩器為 12MHz 時，其頻率為 1MHz）； fr 是想要產(chǎn)生的頻率。其計數(shù)初值 T 的求法如下： T＝ 65536－ N＝ 65536－ fi247。2247。fr 例如：設(shè) K＝ 65536， fi＝ 1MHz，求 中 音 DO（ 261Hz） 。 T＝ 65536－ N＝ 65536－ fi247。2247。fr＝ 65536－ 1000000247。2247。fr＝ 65536－ 500000/fr， 中音 DO 的 T＝ 65536－500000/523＝ 64580。 單片機 12MHZ 晶振，中音符與計數(shù) T0 相關(guān)的計數(shù)值如表所示 ： 3 表 21 音符頻率表 音符 頻率 （ HZ） 簡譜碼（ T值） 音符 頻率（ HZ） 簡譜碼（ T值） 低 1 DO 262 63628 4 FA 740 64860 1 DO 277 63731 中 5 SO 784 64898 低 2 RE 294 63835 5 SO 831 64934 2 RE 311 63928 中 6 LA 880 64968 低 3 M 330 64021 6 932 64994 低 4 FA 349 64103 中 7 SI 988 65030 4 FA 370 64185 高 1 DO 1046 65058 低 5 SO 392 64260 1 DO 1109 65085 5 SO 415 64331 高 2 RE 1175 65110 低 6 LA 440 64400 2 RE 1245 65134 6 466 64463 高 3 M 1318 65157 低 7 SI 494 64524 高 4 FA 1397 65178 中 1 DO 523 64580 4 FA 1480 65198 1 DO 554 64633 高 5 SO 1568 65217 中 2 RE 587 64684 5 SO 1661 65235 2 RE 622 64732 高 6 LA 1760 65252 中 3 M 659 64777 6 1865 65268 中 4 FA 698 64820 高 7 SI 1967 65283 采用查表程序進(jìn)行查表時，可以為這個音符建立一個表格，有助于 單片機 通過查表的方式來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)： 低音 0－ 19 之間，中音在 20－ 39 之間，高音在 40－ 59 之間 用單片機播放音樂，或者彈奏電子琴，實際上是按照特定的頻率，輸出一連串的方波。為了輸出合適的方波，首先應(yīng)該知道音符與頻率的關(guān)系。 4 音調(diào)數(shù)據(jù)表 單片機發(fā)出不同頻率的方波，人聽起來，就是不同的音調(diào)。上表中的頻率數(shù)值，有些過多，去掉不常用的黑鍵頻率，只是把白鍵對應(yīng)的數(shù)據(jù)存放在單片機中，即可滿足絕大部分的應(yīng)用需求。定義音調(diào)數(shù)據(jù)表的程序如 下： DW 63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,64580 低音區(qū) : 1 2 3 4 5 6 7 DW 64580,64671,64777,64820,64898,64968,65030 ,65058 中音區(qū) :1 2 3 4 5 6 7 DW 65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283, 65312 高音區(qū) :1 2 3 4 5 6 7 把這個數(shù)據(jù)表，放在程序中，需要播音的時候，就從表中取出一個數(shù)據(jù)送到定時器，當(dāng) 定時器溢出中斷的時候，再對輸出引腳取反，那么，在揚聲器中，即可聽到上表中頻率的聲音。音樂的音拍，一個節(jié)拍為單位（ C 調(diào)） 表 22 曲調(diào)值表 曲調(diào)值 DELAY 曲調(diào)值 DELAY 調(diào) 4/4 125ms 調(diào) 4/4 62ms 調(diào) 3/4 187ms