柴春柳+孫德龍+陳智偉

【摘要】 設(shè)計了一種基于單片機簡易電子琴，以STC89C52單片機為控制核心，輔以一些外圍設(shè)備，使用C語言程序，可以實現(xiàn)八音階，內(nèi)置的電子音樂曲目實現(xiàn)了基于單片機的鍵盤設(shè)計。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)清晰簡單，可靠性能良好，測試結(jié)果充分滿足設(shè)計要求。

【關(guān)鍵詞】 單片機 電子琴 設(shè)計

伴隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的超高速發(fā)展，單片機的功能健全，具有成本效益的價格顯著增強，技術(shù)改進。由于單片機具有體積小，價格便宜，功耗低，超強的控制功能和操作速率等，和在國民經(jīng)濟建立建設(shè)、軍事科技和家用電器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。社會的飛速發(fā)展，人們對視覺、聽覺都有著越來越高的要求。小鍵盤能帶給人們快樂的記憶，增強人們的精神和文化的享受。本文以單片機為核心元件，以單片機為核心元件設(shè)計，體積小，重量輕，可演奏和弦音樂，演奏用八音音階，易于使用，并具有一定的商業(yè)價值。

一、設(shè)計方案

本設(shè)計的最最主要內(nèi)容是利用STC89C52單片機為核心控制元件，設(shè)計一個鍵盤。以單片機為控制核心，以鍵盤、揚聲器、數(shù)碼管等外設(shè)模塊為主，最后實現(xiàn)了一種基于單片機的鍵盤設(shè)計。音樂是由許多不同的尺度，每個刻度對應(yīng)著不同的頻率，這樣我們就可以利用不同的頻率的組合，音樂可以使我們當然想要什么，單片機來產(chǎn)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產(chǎn)生這樣的方波頻率信號，因此，只要我們把歌尺度對應(yīng)關(guān)系的正確的頻率。

二、設(shè)計要求

設(shè)計并制作一個功能穩(wěn)定，外觀簡潔的電子琴，基本的要求有：1）充分利用I/O口產(chǎn)生的一定頻率的方波，使用LM386型功放驅(qū)動揚聲器，從而發(fā)出不同音調(diào)，從而演奏出不同的樂曲。2）可以實現(xiàn)最少7個音調(diào)鍵的彈奏。3）內(nèi)置歌曲數(shù)量不少于3首。4）要有指示設(shè)備，能將當前音樂播放的音調(diào)值顯示出來。5）可以通過按鍵進行曲目的選擇和停止播放等功能。6）由于按鍵使用機械開關(guān)的結(jié)構(gòu)，機械的觸點彈性以及電壓不穩(wěn)定的原因，一般在觸點閉合時或斷開時的瞬間會出現(xiàn)電壓的抖動。為確保鍵識別的準確和穩(wěn)定，在電壓的信號抖動狀態(tài)下不能夠進行狀態(tài)的輸入。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)使用STC89C52單片機用作為核心的元器件，并且配合的使用了電阻電容晶振等高科技器件，從而構(gòu)成了單片機的最小系統(tǒng)原理。單片機一般情況下工作于12MHZ時鐘的頻率，并且使用其定時/計數(shù)器T0，并且工作的模式為1，從而使其改變計數(shù)值TH0和TL0并且可以發(fā)出并產(chǎn)生不同頻率的脈沖的信號采樣。使得其它的模塊圍繞著單片機展開。

輸入部分共有兩部分，第一部分是彈奏輸入，第二部分是控制輸入。彈奏輸入是由8個獨立按鍵構(gòu)成的，總共可以可彈奏出來8個音調(diào)，由于咱們的設(shè)計實現(xiàn)出的音樂發(fā)生器是由用戶通過使用鍵盤輸入和彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶自己掌握，不由程序來控制。對于控制的輸入，就只有1個按鍵，功能主要是播放內(nèi)置音樂和切歌。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計

程序運行后先判斷八個音調(diào)鍵是否有被按下，是的話，則根據(jù)不同的音調(diào)鍵，播放不同的音調(diào)。接著判斷“下一曲”按鍵是否有被按下，是的話則把歌曲切換到下一曲，然后播放一首完整的音樂。然后又回到最前面的音調(diào)按鍵判斷，依此循環(huán)。

五、調(diào)試

1、 硬件調(diào)試。硬件調(diào)試主要是在系統(tǒng)通電之前，仔細檢查安裝元器件是否錯安、漏安，線路連接是否正確。主要工具是萬用表和烙鐵等工具，主要是為了排查板子焊錯線、焊少線、短路和斷路等情況?？赏ㄟ^電壓、電流、電阻等物理量的測量，再進行推測，以免通電后對元件造成傷害。

2、軟件調(diào)試。軟件調(diào)試是在硬件調(diào)試完成之后，對其進行同步模擬。最初階段就是把各個子程序模塊進行分別調(diào)試，在調(diào)試過程中進行查看變量和更改數(shù)值等。確保各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運行，進而使主程序和整個程序都能平穩(wěn)運行。

結(jié)語：設(shè)計一種基于STC89C52單片機為核心控制芯片。在發(fā)音硬件的選擇，摒棄了蜂鳴器，而采用了功放LM386加揚聲器的組合，音質(zhì)比單純采用蜂鳴器好很多。彈奏鍵盤則采用鼠標按鍵來代替普通的按鍵，鼠標按鍵無論在外形、手感、還是質(zhì)量上，都更加適合作為電子琴的彈奏按鍵；另外，還設(shè)有2個功能按鍵，通過單片機IO口控制采集按鍵的狀態(tài)，實現(xiàn)歌曲的切換和復(fù)位等功能。顯示設(shè)備則采用一位共陽數(shù)碼管，通過單片機P0口給出數(shù)據(jù)信號，可以通過數(shù)碼管查看當前正在播放的音調(diào)編號。

參 考 文 獻

[1]謝自美.電子線路設(shè)計·實驗·測試（第二版）.武漢：華中理工出版社，2000.

[2]張友德：單片微型機原理、應(yīng)用和實驗、電子工業(yè)出版社.

[3]吳經(jīng)國：單片機應(yīng)用技術(shù)，中國電力出版社.

[4]李群芳：單片機微型計算機與接口技術(shù)，電工業(yè)出版社.

[5]王吉鵬等：微機原理與接口技術(shù)，高等教育出版社.

[6]張曄等：單片機應(yīng)用技術(shù)，高等教育出版社.