【文章內(nèi)容簡介】 內(nèi)存區(qū)中建立一個(gè)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(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“0－F”序號。 按鍵顯示模塊數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)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(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)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(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。①靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。②動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)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(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r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(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)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(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動(dòng)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(dāng)按下彈奏/停止功能鍵時(shí)，D1燈點(diǎn)亮，此時(shí)，電子琴系統(tǒng)處于彈奏狀態(tài)；當(dāng)按下播放鍵時(shí)，D2燈點(diǎn)亮，此時(shí)，電子琴系統(tǒng)處于自動(dòng)播放內(nèi)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(jī)演奏音樂基本都是單音頻率，它不包含相應(yīng)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(jī)奏樂只需弄清楚兩個(gè)概念即可，也就是“音調(diào)”和“節(jié)拍”。音調(diào)表示一個(gè)音符唱多高的頻率，節(jié)拍表示一個(gè)音符唱多長的時(shí)間。在音樂中所謂“音調(diào)”，其實(shí)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(biāo)準(zhǔn)音高，其頻率f=440Hz。當(dāng)兩個(gè)聲音信號的頻率相差一倍時(shí)，也即f2=2f1時(shí)，則稱f2比f1高一個(gè)倍頻程, 在音樂中1（do）與，2（來）與……正好相差一個(gè)倍頻程，在音樂學(xué)中稱它相差一個(gè)八度音。在一個(gè)八度音內(nèi)，有12個(gè)半音。以1—i八音區(qū)為例，　12個(gè)半音是：1—＃＃1—2—＃＃2—3—4—＃4，＃4—5一＃＃5—6—＃＃6—7—i。這12個(gè)音階的分度基本上是以對數(shù)關(guān)系來劃分的。如果我們只要知道了這十二個(gè)音符的音高，也就是其基本音調(diào)的頻率，我們就可根據(jù)倍頻程的關(guān)系得到其他音符基本音調(diào)的頻率。知道了一個(gè)音符的頻率后，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(shí)間。利用定時(shí)器計(jì)時(shí)半周期時(shí)間，然后重復(fù)計(jì)時(shí)再反相。為了讓單片機(jī)發(fā)出不同頻率的聲音，我們只需將定時(shí)器預(yù)置不同的定時(shí)值就可實(shí)現(xiàn)。利用AT89C51的內(nèi)部定時(shí)器使其工作計(jì)數(shù)器模式（MODE1）下，改變計(jì)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(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)956μs/1μs＝956，每計(jì)數(shù)956次時(shí)將I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式是： N＝fi247。2247。fr 式中，N是計(jì)數(shù)值；fi是機(jī)器頻率（晶體振蕩器為12MHz時(shí)，其頻率為1MHz）；fr是想要產(chǎn)生的頻率。其計(jì)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，求低音DO（261Hz）、中音DO（523Hz）、高音DO（1046Hz）的計(jì)數(shù)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(jī)12MHZ晶振，高中低音符與計(jì)數(shù)T0相關(guān)的計(jì)數(shù)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(gè)音符建立一個(gè)表格，單片機(jī)通過查表的方式來獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。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(jīng)常會看到這樣的表達(dá)式，如1=C 、1=G…… 等等，這里1=C,1=G表示樂譜的曲調(diào)， 、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(jié)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(shí)長為四分音符的一半，即為八分音符長，4的時(shí)長為八分音符的一半，即為十六分音符長，5的時(shí)長為四分音符的一半，即為八分音符長，6的時(shí)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(shí)長大約為400—500ms 。我們以一拍的時(shí)長為400ms為例，則當(dāng)以四分音符為節(jié)拍時(shí)，四分音符的時(shí)長就為400ms，八分音符的時(shí)長就為200ms，十六分音符的時(shí)長就為100ms。可見，在單片機(jī)上控制一個(gè)音符唱多長可采用循環(huán)延時(shí)的方法來實(shí)現(xiàn)。首先，我們確定一個(gè)基本時(shí)長的延時(shí)程序，比如說以十六分音符的時(shí)長為基本延時(shí)時(shí)間，那么，對于一個(gè)音符，如果它為十六分音符，則只需調(diào)用一次延時(shí)程序，如果它為八分音符，則只需調(diào)用二次延時(shí)程序，如果它為四分音符，則只需調(diào)用四次延時(shí)程序，依次類推。音樂的音拍，以一個(gè)節(jié)拍為單位（C調(diào)），如表3所示。 表3 曲調(diào)值表曲調(diào)值DELAY曲調(diào)值DELAY調(diào)4/4125ms調(diào)4/462ms調(diào)3/4187ms調(diào)3/494ms調(diào)2/4250ms調(diào)2/4125ms通過上面關(guān)于一個(gè)音符音調(diào)和節(jié)拍的確定方法，我們就可以在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)演奏音樂了。具體的實(shí)現(xiàn)方法為：將樂譜中的每個(gè)音符的音調(diào)及節(jié)拍變換成相應(yīng)的音調(diào)參數(shù)和節(jié)拍參數(shù)，將他們做成數(shù)據(jù)表格，存放在存儲器中，通過程序取出一個(gè)音符的相關(guān)參數(shù)，播放該音符，該音符唱完后，接著取出下一個(gè)音符的相關(guān)參數(shù)……，如此直到播放完畢最后一個(gè)音符，根據(jù)需要也可循環(huán)不停地播放整個(gè)樂曲。音樂播放裝置的工作原理：當(dāng)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(yáng)聲器發(fā)出對應(yīng)的單個(gè)音調(diào)；若按下歌曲選擇按鈕，再按矩陣鍵盤任意鍵，揚(yáng)聲器便發(fā)出存儲在單片機(jī)內(nèi)的對應(yīng)的一段音樂。 發(fā)聲裝置4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)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(nèi)置的歌曲進(jìn)行選擇，在放歌時(shí)能且只能通過彈奏/停止鍵來結(jié)束放歌，選歌時(shí)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(qū)動(dòng)LED顯示把“AT89C51”－－h(huán)端口上；要求：，，……。表1 字形碼表及對應(yīng)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