【正文】 H0 = TH0code。 TL0code = 0X5C。 } case 5: //So { TH0code = 0XFC。 break。 //開定時器 0 Speaker = ~Speaker。 TR0 = 1。//定時器方式 1 ET0 = 1。 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 20 /**************************************** 主函數(shù) ****************************************/ void main() { Init()。 uint Flag = 0。在軟件方面，通過對外部中斷、定時器 /計數(shù)器、 I/O 的使用，使得 C 語言編程能力也有了較大的進(jìn)步。琴鍵控制電路采用了 8 輸入與門芯片CD4068B，收集 8 個獨(dú)立按鍵的開關(guān)狀態(tài)信號，并觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷來處理；而數(shù)碼管顯示電路負(fù)責(zé)顯示按下的琴鍵所對應(yīng)的鍵值；同時，音頻功放電路也會播放琴鍵對應(yīng)的音調(diào)；電源電路為整個電路提供能源。調(diào)試結(jié)果與設(shè)計的基本一致，如表 8 所示。是目前同類軟件中最先進(jìn)、最完整的電子類仿真平臺之一。//置初值 TL0 = TL0code。 } … } } 音頻處理函數(shù) 樂曲由一些不同的音階構(gòu)成，而每 個音階對應(yīng)著不同的頻率，即利用單片機(jī)的定時器來產(chǎn)生所需要方波頻率信號的組合，可構(gòu)成所想要的樂曲。如表 6 所示 按鍵編碼關(guān)系表 。 鍵值掃描函數(shù) 由于本設(shè)計采用的是接觸開關(guān)式按鍵，故不可避免存在機(jī)械抖動。 void LED_Display(void) { if(Keycode0 amp。//外部中斷 0 邊沿觸發(fā) EX0 = 1。 iu i1uo1uBA圖 13 220V 轉(zhuǎn) 12V 電源電路圖 圖 14 主函數(shù)流程圖 開始 數(shù)碼管顯示 初始化 音頻處理 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 11 void main( ) { Init( )。琴鍵控制電路采用了 8 輸入與門芯片 CD4068B，收集 8 個獨(dú)立按鍵的開關(guān)狀態(tài)信號，并觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷來處理；而數(shù)碼管顯示電路負(fù)責(zé)顯示按下的琴鍵所對應(yīng)的鍵值；同時，音頻功放電路也會播放琴鍵對應(yīng)的音調(diào)；電源電路為整個電路提供能源。 由于本設(shè)計的需要，同時采用這兩種復(fù)位方式，圖 10 復(fù)位 電路 圖 9 時鐘 電路 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 9 如圖 10 所示復(fù)位電路。 復(fù)位電路 單片機(jī)的初始化操作，給復(fù)位腳 RST 加上大于 2 個機(jī)器周期（即 24 個時鐘振蕩周期）的高電平就使 AT89C51 復(fù)位。 音頻功放電路 如圖 8 所示音頻功放電路，它主要由音頻集成功放芯片 LM386 和揚(yáng)聲器組成。 在多位 LED 顯示時，為簡化硬件電路，通常將所有顯示位的段碼線的相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個 8 位 I/O 口控制，而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 線控制，形成各位的分時選通。 LED數(shù)碼管的 a 至 g 七個發(fā)光二極管因接得電壓不同而導(dǎo)致不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼，如表 3 所示為八段 LED 數(shù)碼管的字形碼表。 表 2 獨(dú)立式和矩陣式的的優(yōu)缺點(diǎn)比較 鍵盤類型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 獨(dú)立式 編程簡單 一鍵一線， 占用 I/O 口線多 矩陣式 占用 I/O 口線較少，尤其是在按 編程比較復(fù)雜 圖 3 獨(dú)立式鍵盤 電路 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 5 數(shù)碼管顯示電路 LED 數(shù)碼管顯示原理 LED（ Light Emitting Diode） 發(fā)光二極管縮寫。 圖 2 矩陣式鍵盤電路 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 4 獨(dú)立式鍵盤 獨(dú)立式鍵盤的特點(diǎn)是一鍵一線，各鍵相互獨(dú)立，每個鍵各接一條 I/O 口線，通過檢測I/O 輸入線的電平狀態(tài)，可判斷出被按下的按鍵。鍵盤按照連接方式可以分為獨(dú)立式和矩陣式鍵盤兩類。 數(shù)字電路仿真 Keil uVision4 uVision4 在 uVision3 IDE 的基礎(chǔ)上，增加了更多大眾化的功能：多顯示器和靈活的窗口管理系統(tǒng)；系統(tǒng)瀏覽器窗口的顯示設(shè)備外設(shè)寄存器信息；調(diào)試還原視圖 創(chuàng)建并保存多個調(diào)試窗口布局；多項目工作區(qū)簡化與眾多的項目。基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 2 總之，本設(shè)計的電子琴有以下要求： （ 1）用鍵盤作出電子琴的按鍵，共 7 個，每鍵代表 1 個音符。電子琴所包含的巨量的音樂信息和強(qiáng)大的音樂表現(xiàn)力可以幫助音樂教學(xué)更好地貫徹和落實(shí)素質(zhì)教育，更有效地提高人們的音樂素質(zhì)和能力。 一、設(shè)計電子琴的作用與目的 音樂教育是學(xué)校美育的主要途徑和最重要內(nèi)容，它在陶冶情操、提高素養(yǎng)、開發(fā)智力，特別是在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用。近年來，我國音樂教育在理論與實(shí)踐上都取得了有目共睹的成績，探索并形成了具有中國特色的、較為完整的音樂教育教學(xué)體系。 目前，市場上的電子琴可謂琳瑯滿目，功能也是越來越完備。各音符按照符合電子 琴的按鍵順序排列； （ 2）達(dá)到電子琴的基本功能，可以用彈奏出 簡單的樂曲； （ 3）不彈奏時，利用功能鍵可以播放內(nèi)置音樂。 編寫程序 四、電子琴系統(tǒng)設(shè)計方案 本系統(tǒng)采用 AT89C51 為主控芯片，因其精度較高，操作比較靈活，輸入電路和輸出電路由芯片來進(jìn)行處理，電路的系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，功耗小。 矩陣式鍵盤 矩陣式（也稱行列式）鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。 顯而易見，這樣電路簡單，各條檢測線獨(dú)立，識別按下按鍵的軟件編寫簡單。 LED 數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構(gòu)成的。 表 3 八段 LED 數(shù)碼管的字形碼表 顯示字符 共陰極 共陽極 顯示字符 共陰極 共陽極 0 3FH C0H b 7CH 83H 1 06H F9H C 39H C6H 2 58H A4H d 5EH A1H 3 4FH B0H E 79H 86H 4 66H 99H F 71H 8EH 5 6DH 92H H 76H 89H 6 7DH 82H L 38H C7H 7 07H F8H P 73H 8CH 8 7FH 80H U 3EH C1H 9 67H 90H . 80H 7FH 鍵數(shù)目多的時候優(yōu)勢明顯 圖 4 八段 LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及外形 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 6 A 77H 88H LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示 靜態(tài)顯示方式即無論多少位 LED 數(shù)碼管，同時處于顯示狀態(tài)。如圖 6 所示為 四位七段數(shù)碼管動態(tài)顯示電路。其中，LM386 作為一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外表 4 兩種數(shù)碼管 驅(qū)動電路的的優(yōu)缺點(diǎn)比較 驅(qū)動方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 靜態(tài)顯示 顯示無閃爍，亮度較高， 編程簡單 數(shù)碼管越多，所需的電流越大， 電源的要求越高 動態(tài)顯示 電路簡單，數(shù)碼管越多， 優(yōu)勢越明顯 不如靜態(tài)顯示的亮度高， 可能出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象 圖 7 數(shù)碼管顯示 電路 圖 8 音頻功放 電路 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 8 接元件少和諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。 這些操作都是 由復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)。 電源電路 當(dāng)今社會大到超級計算機(jī)、小到袖珍計算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。整體電路圖見附錄 1。 while(1) { Sound_Player()。//外部中斷 0 允許 TMOD = 0x01。amp。按鍵被按下是，其觸點(diǎn)電壓變化過程如圖 19 所示。鍵值掃描函數(shù)的流程圖如圖 20 所示。 本系統(tǒng)設(shè)計單片機(jī)配有 12MHZ晶振，利用 AT89C51 的內(nèi)部定時器使其工作定時器模式的工作方式 1 下，其對應(yīng)的定時器初值計算公式為： 16 61 2 / (1 2 )102 TX ?? ? 式中 T 為定時時間，是所需頻率的倒數(shù)。 TR0 = 1。它真正實(shí)現(xiàn)了在計算機(jī)上完成從原理圖、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測試與功能驗證到 PCB 板生成的完整的電子產(chǎn)品研發(fā)過程。 電子琴設(shè)計中的問題及解決方法 電子琴的設(shè)計并非一帆風(fēng)順，在這期間遇到了很多問題，下面談幾個關(guān)鍵的問題。 電子琴的設(shè)計并非一帆風(fēng)順，在這期間遇到 了很多問題，下面談幾個關(guān)鍵的問題?；?51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 17 參考文獻(xiàn) [1]袁東 .51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)戰(zhàn)手冊 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [2]沈紅衛(wèi) .基于單片 機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [3]蘇麗萍 .電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020. [4]曾屹，彭楚武 .單片機(jī)原理與應(yīng)用 （第 2版） [M].長沙：中南大學(xué)出版社， 2020. [5]林立 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 —— 基于 Proteus和 Keil C[M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [6]彭偉 .單片機(jī) C語言程序設(shè)計實(shí)訓(xùn) 100例 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. [7]顧濱，趙偉軍，諸杭 .Protel99SE實(shí)用教程（第 3版） [M].北京：人民郵電出版社 ， 2020. [8]王為青 ，程國剛 .單片機(jī) Keil Cx51應(yīng)用開發(fā)技術(shù) .[M].北京：人民郵電出版社 ， 2020. [9]單 丹，馬淑云 .基于 AT89C51單片機(jī)電子琴的設(shè)計 [J].中國高新技術(shù)企業(yè)， 2020， (10)， 67. [10]石鑫 .基于 89C51單片機(jī)簡易電子琴的設(shè)計 [J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)， 2020， (5)， 5961. [11]任肖麗，王驥 .基于 STC89C51單片機(jī)的電子琴設(shè)計 [J].電子元器件應(yīng)用， 2020， (7)， 2731. [12]周潤景 .Proteus入門實(shí)用教程 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [13] . [14] 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 18 附錄 1：電子琴系統(tǒng)原理圖 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計 19 附錄 2：源程序 include define uint unsigned int define uchar unsigned char void Init(void)。 uint TH0code,TL0code。 while(1) { Sound_Player()。//定時器 0 中斷允許 TR0 = 0。 //開定時器 0 Speaker = ~Speaker。 break。 } case 4: //Fa { TH0code = 0XFC。 TL0code = 0X5C。 TH0