【文章內容簡介】 定為 RESET；當 /EA基于單片機控制的 電子琴 設計 9 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 : XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和 輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條 件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 圖 22 AT89c51單片機最小系統(tǒng) 矩陣式鍵盤的識別 . 矩陣式鍵盤的結構與工作原理 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如 P1口）就 可以構成 4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構成 20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣式結構的鍵盤顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些，上圖中，基于單片機控制的 電子琴 設計 10 列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這 樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。具體的識別及編程方法如下所述。 . 矩陣式鍵盤的按鍵識別方法 確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。 行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，如上圖所示鍵盤，介紹過程如下。 判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線 Y0Y3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4根行線相交叉的 4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 . 鍵盤接口必須具有的 4 個基本功能。 （ 1）去抖動 :每個按鍵在按下或松開時，都會產生短時間的抖動。抖動的持續(xù)時間與鍵的質量相關，一般為 5— 20mm。所謂抖動是指在識別被按鍵是必須避開抖動狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開狀態(tài)才能保 證識別正確無誤。去抖問題可通過軟件延時或硬件電路解決。 （ 2）防串鍵：防串鍵是為了解決多個鍵同時按下或者前一按鍵沒有釋放又有新的按鍵按下時產生的問題。常用的方法有雙鍵鎖定和 N 鍵輪回兩種方法。雙鍵鎖定，是當有兩個或兩個以上的按鍵按下時，只把最后釋放的鍵當作有效鍵并產生相應的鍵碼。 N鍵輪回，是當檢測到有多個鍵被按下時，能根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的順序依次產生相應鍵的鍵碼。 （ 3）被按鍵識別：如何識別被按鍵是接口解決的主要問題，一般可通過軟硬結合的方法完成。常用的方法有行掃描法和線反轉法兩種。行掃描法的基本思想是，由程序 對鍵盤逐行掃描，通過檢測到的列輸出狀態(tài)來確定閉合鍵，為此，需要設置入口、輸出口一個，該方法在微機系統(tǒng)中被廣泛使用。線反轉法的基本思想是通過行列顛倒兩次掃描來識別閉合鍵，為此需要提供兩個可編程的雙向輸入 /輸出端口。 （ 4）鍵碼產生：為了從鍵的行列坐標編碼得到反映鍵功能的鍵碼，一般在內存區(qū)中建立一個鍵盤編碼表，通過查表獲得被按鍵的鍵碼。 用 AT89C51的并行口 P0接 4 4矩陣鍵盤，以 － ，以 － 線；在數(shù)碼管上顯示每個按鍵的“ 0－ F”序號。 基于單片機控制的 電子琴 設計 11 圖 23 4 4鍵盤電路圖 LM386 音頻放大電路 LM386 音頻放大電路原理 LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。 LM386 內部電路原理圖如下圖所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路。 第一級為差分放大電路， T1和 T T2和 T4分別構成 復合管 ，作為差分放大電路的放大管； T5和 T6組成鏡像電流源作為 T1和 T2的 有源負載 ； T3和 T4信號從管的基極輸入，從 T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為 差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。 第二級為共射放大電路， T7為放大管，恒流源作有源負載，以增 大放大倍數(shù)。 第三級中的 T8和 T9管復合成 PNP 型管，與 NPN 型管 T10構成準互補輸出級。二極管 D1和 D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。 基于單片機控制的 電子琴 設計 12 引腳 2 為反相輸入端，引腳 3 為同相輸入端。電路由單電源供電，故為 OTL（省去輸出 變壓器 的功率放大電路通常稱為 OTL 電路。其中， OTL 為 Output TransformerLess 的縮寫）電路。輸出端（引腳 5）應外接輸出電容后再 接負載。 電阻 R7從輸出端連接到 T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與 R5 和 R6構成反饋網(wǎng)絡，從而引入了深度電壓串聯(lián) 負反饋 ，使整個電路具有穩(wěn)定的電壓增益。 LM386 引腳圖 LM386 的外形和引腳的排列如下圖所示。引腳 2 為反相輸入端， 3為同相輸入端；引腳 5為輸出端；引腳 6和 4分別為電源和地；引腳 1和 8為電壓增益設定端；使用時在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10μF 。 查 LM386 的 datasheet，電源電壓 412V 或 518V(LM386N4)；靜態(tài)消耗電流為 4mA；電壓增益為 20200dB；在 8腳開路時，帶寬為 300KHz；輸入阻抗為 50K；音頻功率 。 盡管 LM386 的應用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調節(jié)鈕）都會帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出 喇叭上會產生非常討厭的噪聲。 通過接在 1 腳、 8 腳間的電容（ 1 腳接電容 +極）來改變增益，斷開時增益為 20dB。因此用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會帶來好處 噪音減少，何樂而不為？ PCB 設計時，所有外圍元件盡可能靠近 LM386；地線盡可能粗一些；輸入音頻信號通路盡可能平行走線，輸出亦如此。這是死理，不用多說了吧。 選好調節(jié)音量的電位器。質量太差的不要，否則受害的是耳朵；阻值不要太大， 10K 最合適，太大也會影響音質，轉那么多圈圈，不煩那！ 盡可能采用雙音頻輸入 /輸出。好處是： “ ＋ ” 、 “ － ” 輸出端可以很好地抵消共模信號，故能有效抑制共模噪聲。 第 7腳（ BYPASS）的旁路電容不可少！實際應用時， BYPASS 端必須外接一個電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個電容的容值，減緩直流基準電壓的上升、下降速度，有效基于單片機控制的 電子琴 設計 13 抑制噪聲。在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，這個電容可千萬別省啊！ 減少輸出耦合電容。此電容的作用有二：隔直 + 耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇 叭線圈；耦合音頻的交流信號。它與揚聲器負載構成了一階高通濾波器。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會使截止頻率（ fc＝ 1/(2π*R L*Cout)）提高。分別測試，發(fā)現(xiàn) 10uF/最為合適，這是我的經驗值。 電源的處理，也很關鍵。如果系統(tǒng)中有多組電源，太好了！由于電壓不同、負載不同以及并聯(lián)的去耦電容不同，每組電源的上升、下降時間必有差異。非常可行的方法：將上電、掉電時間短的電源放到 +12V 處，選擇上升相對較慢的電源作為 LM386 的 Vs，但不要低于 4V，效果確實不錯！ LM386 應用電路 電壓增益為 20 的放大電路 基于單片機控制的 電子琴 設計 14 電壓增益為 50 的放大電路 電壓增益為 200 的放大電路 基于單片機控制的 電子琴 設計 15 在 85Hz 具有 6db 增益的放大電路 收音機中的 LM386: 基于單片機控制的 電子琴 設計 16 用 LM386 設計的音頻放大電路 圖 24 LM386設計的音頻放大電路 基于單片機控制的 電子琴 設計 17 第 三 章 軟件設計 音樂彈奏設計 一首音樂是許多不同的音階組成的，而每個音階對應著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，即可構成我們所想要的音樂了，當然對于單片機來產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 來產生這樣方波頻率信號，因此，我們只要把一首歌曲的音階對應頻率關系弄正確即可。現(xiàn)在以單片機 12MHZ 晶振為例，例出高中低音符與單片機計數(shù) T0 相關的計數(shù)值如下表所示 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 6