【正文】 周圍空氣的震動(dòng)，音調(diào)取決于震動(dòng)的頻率，頻率越高音調(diào)越高。單片機(jī)電子琴就是利用單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率的電壓波形，推動(dòng)揚(yáng)聲器或蜂鳴器來發(fā)出不同音調(diào)的聲音。單片機(jī)很容易輸出方波信號(hào)，那么只要讓它產(chǎn)生不同頻率的方波就可以了，然后用這個(gè)方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器就可以了。 電子發(fā)音原理由于單片機(jī)的強(qiáng)大功能，除了在測(cè)試控制領(lǐng)域中有著廣泛的運(yùn)用外，還有一些簡(jiǎn)單而有趣的應(yīng)用。目前，市場(chǎng)上有很多種音樂模塊和音樂芯片，可以直接產(chǎn)生各種曲子，但是，這種模塊價(jià)格比較昂貴，電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如果系統(tǒng)中僅需要產(chǎn)生簡(jiǎn)單的音符或者簡(jiǎn)單的曲子，可以使用單片機(jī)配合揚(yáng)聲器產(chǎn)生需要的音樂效果。單片機(jī)演奏的音樂基本上都是單音頻率。在這兩個(gè)當(dāng)中，音調(diào)表示某個(gè)音符所表現(xiàn)的頻率的高低程度；節(jié)拍表示某個(gè)音符所表現(xiàn)的時(shí)間長(zhǎng)久。用單片機(jī)播放音樂的方法如下：（1）復(fù)位單片機(jī)定時(shí)器 （2）將樂譜中的各個(gè)音符的音調(diào)及節(jié)拍轉(zhuǎn)換成各個(gè)對(duì)應(yīng)的音調(diào)和節(jié)拍參數(shù) （3）將樂譜中音符的參數(shù)做成數(shù)據(jù)表格存放在存儲(chǔ)器中 （4）通過程序取出一個(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。在音樂中標(biāo)準(zhǔn)音高為中音 C 上方的 A 音，它的頻率是 f = 440Hz，把其它的音和它進(jìn)行比較。212??f21在音樂中音符 1（do）與音符ⅰ之間其中一個(gè)的頻率正好是另外一個(gè)音符頻率的兩倍，它在音樂學(xué)中3被稱為相差一個(gè)八度音。以 1ⅰ八音區(qū)為例。由于人耳的聽覺效果，這 12 個(gè)音節(jié)的分度基本上都是以對(duì)數(shù)關(guān)系來劃分它們的。在知道了一個(gè)音符的頻率后，就可以讓單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的頻率所對(duì)應(yīng)的的振蕩信號(hào)，從而產(chǎn)生相應(yīng)的音符聲音。為了讓單片機(jī)發(fā)出不同頻率音符的聲音，只需將定時(shí)器預(yù)置不同的定時(shí)值來實(shí)現(xiàn)。如果單片機(jī)采用定時(shí)器工作方式 1，它的計(jì)數(shù)脈沖為振蕩器的十二分頻信號(hào)。所以定時(shí)器的高低計(jì)數(shù)器的初值為：216THL （24） 256)1/(256/0????ftCoun4 （25）256)%1/(256%0ftCounTL???如果單片機(jī)外接 12MHz 的晶振，則 ，把 t=1136us 和 代入上面的兩式，MHz0 MHzf120?隨之可以求出標(biāo)準(zhǔn)音高 A 在單片機(jī)定時(shí)器工作方式 1 下的定時(shí)器高低計(jì)數(shù)器的初值為： （26）FBTHA ?????256)/365(26/ （27）HA 90)%1/(%參考以上的求法，我們就可以得出其他音調(diào)相應(yīng)的計(jì)數(shù)器的預(yù)置初值。這里 1=C，1=G 標(biāo)識(shí)樂譜的曲調(diào)，443簡(jiǎn)單的說就是跟音調(diào)有關(guān)系；這里的 、 用來表示節(jié)拍。它表示43樂譜中以四分音符為節(jié)拍，每一小節(jié)有三拍。43在圖中，總共有三拍：2 為一拍，5 為一拍，6 為一拍。1=G 43圖 22 節(jié)拍示意圖對(duì)于一拍的發(fā)音時(shí)間，如果樂曲沒有特殊說明，一般說來，一拍的時(shí)長(zhǎng)大約為 400~450ms。從而，在單片機(jī)上可采用循環(huán)延時(shí)的辦法來實(shí)現(xiàn)控制一個(gè)音符唱多長(zhǎng)時(shí)間。單片機(jī)電子琴演奏音樂的方法：步驟一：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)拍數(shù)。步驟三：通過按鍵調(diào)用程序取出一個(gè)音符的相關(guān)參數(shù)，播放該音符。對(duì)于演奏樂曲，一般將休止符的音調(diào)參數(shù)設(shè)置為 FFH，節(jié)拍參數(shù)設(shè)置為 00H。其次，在這次設(shè)計(jì)可行性上進(jìn)行分析如下：①技術(shù)可行性技術(shù)可行性主要是分析技術(shù)條件上是否能夠順利開展并完成課程設(shè)計(jì)的主要問題，硬件、軟件能否滿足設(shè)計(jì)者的需要等。②經(jīng)濟(jì)可行性所謂經(jīng)濟(jì)可行性，即在這次設(shè)計(jì)上需要投入資金的多少，由于課程設(shè)計(jì)是提高我們的動(dòng)手能力以及資金有限。通過分析后，無論是在器件價(jià)格或是常見度上均是可行的。 設(shè)計(jì)指標(biāo) 實(shí)現(xiàn)電子琴發(fā)聲控制系統(tǒng)，要求電路實(shí)現(xiàn)如下功能：利用 LCD 數(shù)碼管作為顯示部件，喇叭作為發(fā)聲部件，設(shè)置 8 個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)高音、中音、低音的8 的發(fā)音。用 PROTEUS 實(shí)現(xiàn)的電子琴仿真設(shè)計(jì)。3．硬件電路通過 LCD 顯示屏、喇叭、鍵盤這一些外部器件，經(jīng)過按鍵實(shí)現(xiàn)各種音調(diào)和音符的輸入，LCD 顯示屏進(jìn)行被操作的按鍵顯示，用放大電路實(shí)現(xiàn)低音頻信號(hào)的功率放大，然后通過調(diào)試用喇叭播放相關(guān)音樂。自然界中的物質(zhì)有氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種型態(tài)。因此人們就可以將液態(tài)再次細(xì)分成好多型態(tài)。生活中的電視、手機(jī)絕大多數(shù)產(chǎn)品都屬于液晶產(chǎn)品，因此，液晶對(duì)于人們的生活來說并不陌生。(2)時(shí)鐘頻率由于單片機(jī)只有在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能完成工作。外部振蕩源電路一般選用石英晶體振蕩器，此電路在加電大約延遲 10mS 后振蕩器起振，在 XTAL2 引腳產(chǎn)生幅度為 3V 左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。C1,C2 的典型值為 30PF。時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù)是零大小，通常用 fosc 表示。s。AT89C52 是美國(guó) Atmel 公司生產(chǎn)的具有低高性能、低電壓等特點(diǎn)的 CMOS 8 位單片機(jī)，內(nèi)部含有 8KB 的可以不斷修改的程序存儲(chǔ)器和12B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） ，它使用了 Atmel 公司的高質(zhì)密、不容易失性存儲(chǔ)的技術(shù)生產(chǎn)，并且和標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)所兼容，片內(nèi)配置通用 8 位中央處理器（CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，由于 AT89C52的強(qiáng)大功能使它可以廣泛的應(yīng)用到人們生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。AT89C52 的引腳圖如圖 32。 （1）但單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)是核心部件，它能夠自動(dòng)完成用戶的需求所賦予的任務(wù)。9因此，要使單片機(jī)正常運(yùn)行，就必須為其提供能量，即為片內(nèi)的晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管供給電源，使其能工作在相應(yīng)的狀態(tài)。如，單片機(jī)與外設(shè)的通訊就是通過輸入輸出口線來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)驅(qū)動(dòng)能力不足的時(shí)候，就可以在口線上接驅(qū)動(dòng)器。 　?、谌魏喂ぷ鞫及磿r(shí)間順序。通常在引腳 XTALl 和 XTAL2 跨接石英晶體和兩個(gè)補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，結(jié)構(gòu)圖 33 中 XCC2。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個(gè)按鈕。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。 手動(dòng)復(fù)位的要求是，在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行的期間內(nèi)，使用按鈕開關(guān)操作將單片機(jī)復(fù)位。上電復(fù)位要求是，接通電源后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。它的結(jié)構(gòu)見下圖。在矩陣式鍵盤里，各個(gè)水平線和垂直線在交叉處是不直接連通的，而是通過一個(gè)按鍵將它們加以連接的。綜上所述，在需要的鍵數(shù)比較多的情況時(shí)，使用矩陣法來做鍵盤是很合理的。矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上。雖然矩陣鍵盤在硬件電路上相比其他鍵盤比較復(fù)雜，而且在程序算法上還比較麻煩，不過它在節(jié)省端口資源上非常具有優(yōu)勢(shì)，因所以它比較適合于多按鍵電路。 圖 35 鍵盤11軟件主要由初始化程序、鍵盤掃描程序、音調(diào)發(fā)生程序、延時(shí)程序和曲調(diào)播放程序組成。 主程序流程圖本設(shè)計(jì)共兩種播放模式，包括自動(dòng)播放存儲(chǔ)音樂和按鍵發(fā)音。當(dāng) DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI、DO（高音）八種音符鍵按下時(shí)，根據(jù)音階值和音符值在定義的音頻數(shù)組中查找相應(yīng)音律，然后給定時(shí)器賦初值，即按鍵發(fā)音。 【播放程序見附錄】12圖 41 程序流程圖 程序設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）44 矩陣鍵盤識(shí)別處理之中每個(gè)按鍵有它們自己的行值和列值，它們的組合就是能夠識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。每個(gè)按鍵的狀態(tài)都需要變成數(shù)字量“0”和“1”，開關(guān)的一端（列線）通過電阻接 VCC，而接地就是通過程序輸出數(shù)字“0”所實(shí)現(xiàn)的。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，另一個(gè)并行口隨之輸入按鍵狀態(tài)，將按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地，行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵，該鍵功能可以通過軟件查表來看到。 lcd_init()。 // 開機(jī)畫面 lcd_string(11,5,dis1[1])。 //初始化定時(shí)器 0，主要用于數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描 SPK=0。 while (1) { switch(KeyPort){ case 0xfe:num= 1。 case 0xfd:num= 2。 case 0xfb:num= 3。 case 0xf7:num= 4。 case 0xef:num= 5。 case 0xdf:num= 6。 case 0xbf:num= 7。 case 0x7f:num= 8。 default:num= 0。}14 lcd_string(0x40+7,1,YINFU[num])。 SPK=0。 Low =freq[num1][0]。 } if(tab==0) { delayms(10)。 while(i100) { k=MUSIC[i]+7*MUSIC[i+1]1。 Low=FREQL[k]。 //節(jié)拍時(shí)長(zhǎng) i=i+3。 if(P1!=0xff) i=101。 }TR0=0。想要產(chǎn)生音頻脈沖的話，一般算出某一音頻的周期（1/頻率），再將此它除以 2，就是所謂的半周期的時(shí)間。利用 AT89C52 單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器讓它的工作計(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)生不同的音階，比如，頻率為 523Hz，其周期 T＝1/523＝1912μs，所以只要讓計(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）。//賦值定時(shí)器時(shí)間，決定頻率 TL0=Low。 //打開定時(shí)器 delayjie(Time)。2247。其計(jì)數(shù)初值 T 的求法如下：T＝65536－N＝65536－fi247。fr5．調(diào)試 Proteus 簡(jiǎn)介Proteus 是英國(guó) Labcenter 公司嵌入式系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺(tái)。 本論文設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用 （電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)）仿真單片機(jī)控制 1616LED 點(diǎn)陣，下面將簡(jiǎn)單介紹 Proteus 的電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)。既有理想元件模型。Proteus 的電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)功能：電路不僅能做電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、模擬電路實(shí)驗(yàn)與數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)，而且能做單片機(jī)與接口實(shí)驗(yàn)。它的仿真要求為：，檢測(cè)數(shù)字電路模型是否連通，有無連接錯(cuò)誤。3. Proteus 仿真電路最終能成功顯示 C 語(yǔ)言程序編譯后的結(jié)果。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于 MCS51 單片機(jī)的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件