【正文】 。 （ 3）被 按鍵識(shí)別：如何識(shí)別被按鍵是接口解決的主要問(wèn)題，一般可通過(guò)軟硬結(jié)合的方法完成。行掃描法的基本思想是，由程序?qū)︽I盤(pán)逐行掃描，通過(guò)檢測(cè)到的列輸出狀態(tài)來(lái)確定閉合鍵，為此，需要設(shè)置入口、輸出口一個(gè)，該方法在微機(jī)系統(tǒng)中被廣泛使用。 （ 4）鍵碼產(chǎn)生：為了從鍵的行列坐標(biāo)編碼得到反映鍵功能的鍵碼，一般在內(nèi)存區(qū)中建立一個(gè)鍵盤(pán)編碼表，通過(guò)查表獲得被按鍵的鍵碼。該設(shè)計(jì)有 16 個(gè)按鈕矩陣，設(shè)計(jì)成 16 個(gè)音 ，可以實(shí)現(xiàn)音階在低音 4高音5 之間。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及說(shuō)明 系統(tǒng)組成及總體框圖 硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在選擇的機(jī)型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。該設(shè)計(jì)具有 11 個(gè)音節(jié)的鍵盤(pán)，用戶(hù)可以根據(jù)樂(lè)譜在鍵盤(pán)上進(jìn)行演奏，音樂(lè)發(fā)生器會(huì)根據(jù)用戶(hù)的彈奏，通過(guò)揚(yáng)聲器將音樂(lè)播放出來(lái)。用單片機(jī)產(chǎn)生的音頻脈沖直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器并不能產(chǎn)生所要實(shí)現(xiàn)的音樂(lè)，因?yàn)樗鼪](méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，這就需要音頻功率放大電路。 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 元件簡(jiǎn)介 特點(diǎn) STC89C52 完全兼容 MCS51 系列單片機(jī)的所有功能，并且本身帶有 2K 的內(nèi)存儲(chǔ)器，可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫(xiě)達(dá)幾萬(wàn)次以上，比以往慣用的8031CPU 外加 EPROM 為核心的單片機(jī)系統(tǒng)在硬件 具有更加簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，具體如下 [5]： STC89C52 單片機(jī)是最早期也最典型的產(chǎn)品，低功耗、高性能、采用 CHMOS 工藝的 8 位單片機(jī)。在應(yīng)用中可直接替換。編程速度很快，擦除時(shí)也無(wú)需紫外線(xiàn)，非常方便。它為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活、低成本的解決方案。使用 Atmel 公司高密度非 易失 性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)按鍵 單 片 機(jī)STC89C52 `揚(yáng)聲器 音頻功放電路 10 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié) ， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 、 1000 次擦寫(xiě)周期 、 全靜態(tài)操作： 0Hz～33Hz 、 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、 32 個(gè)可編程 I/O 口線(xiàn) 、三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式 、 掉電后中斷可喚醒、看門(mén)狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí) 符。 GND：接地。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FLASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口 11 管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) 1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 ST89C52 的一些特殊功能口 ,P3 口管腳備選功能 : RXD（串行輸入口）； TXD（串行輸出口）； INT0（外部中斷 0）； INT1（外部中斷 1）； T0（計(jì)時(shí)器 0 外部輸入）； T1（計(jì)時(shí)器 1 外部輸入）； WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）； RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）； P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR 8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1：反向振蕩放 大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在芯片擦除操作 中，代碼陣列全被寫(xiě) 1且在任 13 何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。編程一個(gè)字節(jié)的周期是內(nèi)部自定時(shí)的，典型時(shí)間不會(huì)超過(guò) 。此外， STC89C52 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在零頻率的條件下靜 態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。為使外圍元件最少 ,電壓增益內(nèi)置為 20。輸入端以地位參考 ,同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半 ,在 6V 電源電壓 下 ,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得 LM386 特別適用于電池供電的場(chǎng)合。 14 LM386 內(nèi)部電路原理圖 LM386 內(nèi)部電路原理圖如圖所示。使 用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)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(jí)為共射放大電路， T7 為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。二極管 D1 和 D2 為輸出級(jí)提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。電路由單電源供電，故為 OTL電路。 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(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。 圖 32 LM386 的封裝形式 特性 (Features) 靜態(tài)功耗低 ,約為 4mA,可用于電池供電。 外圍元件少。 低失真度。 lm386 功放最大的特點(diǎn)是低功耗，高增益，增益最高可達(dá) 200。 LM386 音響功放是由 NSC 制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到 15V，消耗靜態(tài)電流為 4mA，當(dāng)電源電壓為12V 時(shí)，在 8 歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百 mW 的功率。 本例使用國(guó)家半導(dǎo)體公司的低壓音頻功率放大器 LM386 來(lái)實(shí)現(xiàn)音頻功放電路。 （ 2）可彈奏想要表達(dá)的音樂(lè) 。 （ 2）列出音階與單片機(jī)定時(shí)器輸出頻率關(guān)系表格 。 設(shè)計(jì)目標(biāo) 由于本設(shè)計(jì)主要用于人們娛樂(lè)方面，因此在設(shè)計(jì)上盡量使其安全以及簡(jiǎn)單易操作。通過(guò)分析后，無(wú)論是在器件價(jià)格或是常見(jiàn)度上均是可行的。通過(guò)分析各種軟件環(huán)境，硬件仿真環(huán)境等均已經(jīng)具備。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 音樂(lè)相關(guān)知識(shí) 樂(lè)音聽(tīng)起來(lái)有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音 物體振動(dòng)頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低聲音就低，不同音商的樂(lè)音是用 C、 D、 E、 F、 G、 A、 B 表示的，這 7 個(gè)字母就是樂(lè)音的音名，它們一般依次唱成 DO、 RE、 MI、 FA、 SO、 LA、 SI，這是唱曲時(shí)樂(lè)音的發(fā)音，所以叫唱名。 一首音樂(lè)是由許多不同的音符組成的，而每個(gè)音符對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合，加以與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延時(shí)，構(gòu)成音樂(lè)。 節(jié)拍 實(shí)際上就是音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，在單片機(jī)系統(tǒng)中可以用延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果 1/4 拍的延時(shí)是 秒，則 1 拍的延時(shí)是 秒，只要知道 1/4 拍的延時(shí)時(shí)間，其余的節(jié)拍延時(shí)時(shí)間就是它的陪數(shù)。 對(duì)于不同的曲調(diào)我們也可以用單片機(jī)的另外一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)完成。 在本實(shí)驗(yàn)中，單片機(jī)工作于 12MHZ 時(shí)鐘頻率，使用其定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0，工作模式為 1，改變計(jì)數(shù)值 TH0 和 TL0 可以產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號(hào)，在此情況下， C 調(diào)的各音符頻率與計(jì)數(shù)值 T 的對(duì)照如下表： 音符 頻率（ HZ） 計(jì)數(shù)值（ T 值） 音符 頻率（ HZ） 計(jì)數(shù)值（ T 值） 低 1DO 262 63628 4FA 740 64860 1DO 277 63737 中 5SO 784 64898 低 2RE 294 63835 5SO 831 94934 2RE 311 63928 中 6LA 880 64968 低 3MI 330 64021 6LA 932 64994 低 4FA 349 64103 中 7SI 968 65030 4FA 370 64185 低 1DO 1046 65058 低 SO 392 64260 1DO 1109 65085 5SO 415 64331 高 2RE 1175 65110 低 6LA 440 64400 2RE 1245 65134 6LA 466 64463 高 3MI 1318 65157 低 7SI 494 64524 高 4FA 1397 65178 中 1DO 523 64580 4FA 1490 65198 1DO 554 64633 高 5SO 1568 65217 中 2RE 587 64633 5SO 1661 65235 2RE 622 64884 高 6LA 1760 65252 中 3MI 659 64732 6LA 1865 65268 中 4FA 698 64820 高 7SI 1967 65283 20 音符頻率與計(jì)數(shù)值 T 的對(duì)照表 T 的值決定了 TH0 和 TL0 的值，其關(guān)系為： TH0=T/256， TL0=T%256 設(shè)計(jì)說(shuō)明 電子琴是高科技在音樂(lè)領(lǐng)域的一個(gè)代表，它是古典文化與現(xiàn)代文明的一個(gè)濃縮體。 單片微型計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，屬第四代電子計(jì)算機(jī)，它具有高性能、高速度、體積小、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。因此，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用已成為高科技和 工程領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。它在現(xiàn)代音樂(lè)扮演著重要的角色，單片機(jī)具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤(pán)、揚(yáng)聲器等模塊組成核心主控制模塊，在主控模塊上設(shè)有 16 個(gè)彈奏按鍵、1 個(gè)播放鍵和揚(yáng)聲器。 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。就可在 引腳上得到此頻率的脈沖。 計(jì)數(shù)脈沖值與頻率的關(guān)系式 (如式 31 所示 )是： N＝ fi247。 fr ?????????????? 21 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。 2247。 T＝ 65536－ N＝ 65536－ fi247。 fr ＝ 65536－ 1000000247。 fr＝ 65536－500000/f DO 的 T＝ 65536－ 500000/523＝ 64580 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 42 所示 表 32 音符頻率表 低音音符 頻率 HZ 中音音符 頻率 HZ 高音音符 頻率 HZ 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 我們要為這個(gè)音符建立一個(gè)表格，單片機(jī)通過(guò)查表的方式來(lái) 獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù) 低音 0－ 19 之間，中音在 20－ 39 之間，高音在 4