【文章內容簡介】 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44矩陣鍵盤，－，－；在數碼管上顯示每個按鍵的“0－F”序號。 按鍵顯示模塊數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。①靜態(tài)顯示驅動：靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動5個數碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來驅動，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。②動態(tài)顯示驅動：數碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的COM端，就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數據，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。 顯示模塊 功能顯示模塊當按下彈奏/停止功能鍵時，D1燈點亮，此時，電子琴系統(tǒng)處于彈奏狀態(tài)；當按下播放鍵時，D2燈點亮，此時，電子琴系統(tǒng)處于自動播放內置音樂狀態(tài)。 功能顯示模塊 音樂播放裝置一般說來，單片機演奏音樂基本都是單音頻率，它不包含相應幅度的諧波頻率，也就是說不能像電子琴那樣能演奏出多種音色的聲音。因此單片機奏樂只需弄清楚兩個概念即可，也就是“音調”和“節(jié)拍”。音調表示一個音符唱多高的頻率，節(jié)拍表示一個音符唱多長的時間。在音樂中所謂“音調”，其實就是我們常說的“音高”。在音樂中常把中央C上方的A音定為標準音高，其頻率f=440Hz。當兩個聲音信號的頻率相差一倍時，也即f2=2f1時，則稱f2比f1高一個倍頻程, 在音樂中1（do）與，2（來）與……正好相差一個倍頻程，在音樂學中稱它相差一個八度音。在一個八度音內，有12個半音。以1—i八音區(qū)為例，　12個半音是：1—＃＃1—2—＃＃2—3—4—＃4，＃4—5一＃＃5—6—＃＃6—7—i。這12個音階的分度基本上是以對數關系來劃分的。如果我們只要知道了這十二個音符的音高，也就是其基本音調的頻率，我們就可根據倍頻程的關系得到其他音符基本音調的頻率。知道了一個音符的頻率后，若要產生音頻脈沖，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，然后重復計時再反相。為了讓單片機發(fā)出不同頻率的聲音，我們只需將定時器預置不同的定時值就可實現(xiàn)。利用AT89C51的內部定時器使其工作計數器模式（MODE1）下，改變計數值TH0及TL0以產生不同頻率的方法產生不同音階，例如，頻率為523Hz，其周期T＝1/523＝1912μs，因此只要令計數器計時956μs/1μs＝956，每計數956次時將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。計數脈沖值與頻率的關系式是： N＝fi247。2247。fr 式中，N是計數值；fi是機器頻率（晶體振蕩器為12MHz時，其頻率為1MHz）；fr是想要產生的頻率。其計數初值T的求法如下：T＝65536－N＝65536－fi247。2247。fr例如：設K＝65536，fi＝1MHz，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計數值。T＝65536－N＝65536－fi247。2247。fr＝65536－1000000247。2247。fr＝65536－500000/fr低音DO的T＝65536－500000/262＝63628中音DO的T＝65536－500000/523＝64580高音DO的T＝65536－500000/1046＝65058單片機12MHZ晶振，高中低音符與計數T0相關的計數值如表2所示。表2 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）休止00中 4 FA69864820低1 DO26263628中 5 SO78464898低2 RE29463835中 6 LA88064968低 3 M33064021中 7 SI98865030低 4 FA34964103高 1 DO104665058低 5 SO39264260高 2 RE117565110低 6 LA44064400高 3 M131865157低 7 SI49464524高 4 FA139765178中 1 DO52364580高 5 SO156865217中 2 RE58764684高 6 LA176065252中 3 M65964777高 7 SI196765283我們要為這個音符建立一個表格，單片機通過查表的方式來獲得相應的數據。uint code tab[]={0，63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524, 64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030, 65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283｝音符的節(jié)拍我們可以舉例來說明。在一張樂譜中，我們經常會看到這樣的表達式，如1=C 、1=G…… 等等，這里1=C,1=G表示樂譜的曲調， 、就是用來表示節(jié)拍的。以為例加以說明，它表示樂譜中以四分音符為節(jié)拍，每一小結有三拍。比如：其中1 、2 為一拍，5為一拍，6為一拍，共三拍。1 、2的時長為四分音符的一半，即為八分音符長，4的時長為八分音符的一半，即為十六分音符長，5的時長為四分音符的一半，即為八分音符長，6的時長為四分音符長。一般說來，如果樂曲沒有特殊說明，一拍的時長大約為400—500ms 。我們以一拍的時長為400ms為例，則當以四分音符為節(jié)拍時，四分音符的時長就為400ms，八分音符的時長就為200ms，十六分音符的時長就為100ms?？梢?，在單片機上控制一個音符唱多長可采用循環(huán)延時的方法來實現(xiàn)。首先，我們確定一個基本時長的延時程序，比如說以十六分音符的時長為基本延時時間，那么，對于一個音符，如果它為十六分音符，則只需調用一次延時程序，如果它為八分音符，則只需調用二次延時程序，如果它為四分音符，則只需調用四次延時程序，依次類推。音樂的音拍，以一個節(jié)拍為單位（C調），如表3所示。 表3 曲調值表曲調值DELAY曲調值DELAY調4/4125ms調4/462ms調3/4187ms調3/494ms調2/4250ms調2/4125ms通過上面關于一個音符音調和節(jié)拍的確定方法，我們就可以在單片機上實現(xiàn)演奏音樂了。具體的實現(xiàn)方法為：將樂譜中的每個音符的音調及節(jié)拍變換成相應的音調參數和節(jié)拍參數，將他們做成數據表格，存放在存儲器中，通過程序取出一個音符的相關參數，播放該音符，該音符唱完后，接著取出下一個音符的相關參數……，如此直到播放完畢最后一個音符，根據需要也可循環(huán)不停地播放整個樂曲。音樂播放裝置的工作原理：當打開電子琴電源后，按下彈奏按鈕，再按下矩陣鍵盤任意鍵，揚聲器發(fā)出對應的單個音調；若按下歌曲選擇按鈕，再按矩陣鍵盤任意鍵，揚聲器便發(fā)出存儲在單片機內的對應的一段音樂。 發(fā)聲裝置4 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)整體程序處理流程圖。 整體程序處理流程圖在電子琴開始工作時，系統(tǒng)默認電子琴處于彈奏狀態(tài)，歌曲選擇功能鍵的目的是賦予矩陣鍵盤第二功能，即對系統(tǒng)內置的歌曲進行選擇，在放歌時能且只能通過彈奏/停止鍵來結束放歌，選歌時必須先按下歌曲選擇功能鍵，在通過矩陣鍵盤來選擇和切換曲目。 I/O并行口直接驅動LED顯示把“AT89C51”－－h(huán)端口上；要求：，，……。表1 字形碼表及對應的音符00x3f低 5 SO80x7f中 6 LA10x06低 6 LA90x6f中 7 SI20x5b低 7 SIA0x77高 1 DO30x4f中 1 DOB0x7c高 2 RE40