【正文】 H0 = TH0code。 TL0code = 0X5C。 } case 5: //So { TH0code = 0XFC。 break。 //開(kāi)定時(shí)器 0 Speaker = ~Speaker。 TR0 = 1。//定時(shí)器方式 1 ET0 = 1。 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 20 /**************************************** 主函數(shù) ****************************************/ void main() { Init()。 uint Flag = 0。在軟件方面，通過(guò)對(duì)外部中斷、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、 I/O 的使用，使得 C 語(yǔ)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(mén)芯片CD4068B，收集 8 個(gè)獨(dú)立按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)，并觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷來(lái)處理；而數(shù)碼管顯示電路負(fù)責(zé)顯示按下的琴鍵所對(duì)應(yīng)的鍵值；同時(shí)，音頻功放電路也會(huì)播放琴鍵對(duì)應(yīng)的音調(diào)；電源電路為整個(gè)電路提供能源。調(diào)試結(jié)果與設(shè)計(jì)的基本一致，如表 8 所示。是目前同類(lèi)軟件中最先進(jìn)、最完整的電子類(lèi)仿真平臺(tái)之一。//置初值 TL0 = TL0code。 } … } } 音頻處理函數(shù) 樂(lè)曲由一些不同的音階構(gòu)成，而每 個(gè)音階對(duì)應(yīng)著不同的頻率，即利用單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生所需要方波頻率信號(hào)的組合，可構(gòu)成所想要的樂(lè)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(jì)采用的是接觸開(kāi)關(guān)式按鍵，故不可避免存在機(jī)械抖動(dòng)。 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(kāi)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(jì) 11 void main( ) { Init( )。琴鍵控制電路采用了 8 輸入與門(mén)芯片 CD4068B，收集 8 個(gè)獨(dú)立按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)，并觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷來(lái)處理；而數(shù)碼管顯示電路負(fù)責(zé)顯示按下的琴鍵所對(duì)應(yīng)的鍵值；同時(shí)，音頻功放電路也會(huì)播放琴鍵對(duì)應(yīng)的音調(diào)；電源電路為整個(gè)電路提供能源。 由于本設(shè)計(jì)的需要，同時(shí)采用這兩種復(fù)位方式，圖 10 復(fù)位 電路 圖 9 時(shí)鐘 電路 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 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(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)時(shí)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(shí)，為簡(jiǎn)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(gè) 8 位 I/O 口控制，而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 線控制，形成各位的分時(shí)選通。 LED數(shù)碼管的 a 至 g 七個(gè)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(chēng)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(pán)類(lèi)型 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 獨(dú)立式 編程簡(jiǎn)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(pán) 電路 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 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(xiě)。 圖 2 矩陣式鍵盤(pán)電路 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 4 獨(dú)立式鍵盤(pán) 獨(dú)立式鍵盤(pán)的特點(diǎn)是一鍵一線，各鍵相互獨(dú)立，每個(gè)鍵各接一條 I/O 口線，通過(guò)檢測(cè)I/O 輸入線的電平狀態(tài)，可判斷出被按下的按鍵。鍵盤(pán)按照連接方式可以分為獨(dú)立式和矩陣式鍵盤(pán)兩類(lèi)。 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(gè)調(diào)試窗口布局；多項(xiàng)目工作區(qū)簡(jiǎn)化與眾多的項(xiàng)目。基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 2 總之，本設(shè)計(jì)的電子琴有以下要求： （ 1）用鍵盤(pán)作出電子琴的按鍵，共 7 個(gè)，每鍵代表 1 個(gè)音符。電子琴所包含的巨量的音樂(lè)信息和強(qiáng)大的音樂(lè)表現(xiàn)力可以幫助音樂(lè)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(lè)素質(zhì)和能力。 一、設(shè)計(jì)電子琴的作用與目的 音樂(lè)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(kāi)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(lái)，我國(guó)音樂(lè)教育在理論與實(shí)踐上都取得了有目共睹的成績(jī)，探索并形成了具有中國(guó)特色的、較為完整的音樂(lè)教育教學(xué)體系。 目前，市場(chǎng)上的電子琴可謂琳瑯滿(mǎn)目，功能也是越來(lái)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(jiǎn)單的樂(lè)曲； （ 3）不彈奏時(shí)，利用功能鍵可以播放內(nèi)置音樂(lè)。 編寫(xiě)程序 四、電子琴系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(lái)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(pán) 矩陣式（也稱(chēng)行列式）鍵盤(pán)由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。 顯而易見(jiàn)，這樣電路簡(jiǎn)單，各條檢測(cè)線獨(dú)立，識(shí)別按下按鍵的軟件編寫(xiě)簡(jiǎn)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(yáng)極 顯示字符 共陰極 共陽(yáng)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(shí)候優(yōu)勢(shì)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(jì) 6 A 77H 88H LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示 靜態(tài)顯示方式即無(wú)論多少位 LED 數(shù)碼管，同時(shí)處于顯示狀態(tài)。如圖 6 所示為 四位七段數(shù)碼管動(dòng)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(dòng)電路的的優(yōu)缺點(diǎn)比較 驅(qū)動(dòng)方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 靜態(tài)顯示 顯示無(wú)閃爍，亮度較高， 編程簡(jiǎn)單 數(shù)碼管越多，所需的電流越大， 電源的要求越高 動(dòng)態(tài)顯示 電路簡(jiǎn)單，數(shù)碼管越多， 優(yōu)勢(shì)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(jì) 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(lái)實(shí)現(xiàn)。 電源電路 當(dāng)今社會(huì)大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)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(jiàn)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(guò)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(jì)單片機(jī)配有 12MHZ晶振，利用 AT89C51 的內(nèi)部定時(shí)器使其工作定時(shí)器模式的工作方式 1 下，其對(duì)應(yīng)的定時(shí)器初值計(jì)算公式為： 16 61 2 / (1 2 )102 TX ?? ? 式中 T 為定時(shí)時(shí)間，是所需頻率的倒數(shù)。 TR0 = 1。它真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)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(cè)試與功能驗(yàn)證到 PCB 板生成的完整的電子產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程。 電子琴設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決方法 電子琴的設(shè)計(jì)并非一帆風(fēng)順，在這期間遇到了很多問(wèn)題，下面談幾個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。 電子琴的設(shè)計(jì)并非一帆風(fēng)順，在這期間遇到 了很多問(wèn)題，下面談幾個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題?；?51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 17 參考文獻(xiàn) [1]袁東 .51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)手冊(cè) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020. 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[14] 基于 51 單片機(jī)的電子琴設(shè)計(jì) 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(jì) 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(shí)器 0 中斷允許 TR0 = 0。 //開(kāi)定時(shí)器 0 Speaker = ~Speaker。 break。 } case 4: //Fa { TH0code = 0XFC。 TL0code = 0X5C。 TH0