何弘揚(yáng)

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，音樂逐漸成為我們生活中很重要的一部分，有人曾說喜歡音樂的人不會(huì)向惡。我們都會(huì)抽空欣賞世界名曲，作為對(duì)精神的洗禮。本論文設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的簡易電子琴。我們對(duì)于電子琴如何實(shí)現(xiàn)其功能，如音色選擇、自動(dòng)放音功能等等也很好奇。

電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現(xiàn)代音樂扮演著重要的角色，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。本文的主要內(nèi)容是用STC89C51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴。以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤、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12個(gè)按鍵和一個(gè)揚(yáng)聲器。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：STC89C51；電子琴；數(shù)碼管

Mini電子琴

電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現(xiàn)代音樂扮演著重要的角色，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。本文的主要內(nèi)容是用STC89C51單片機(jī)為核心控制元件，設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴。以單片機(jī)作為主控核心，與鍵盤、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12個(gè)按鍵和一個(gè)揚(yáng)聲器。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等，具有一定的實(shí)用和參考價(jià)值。

方案一：用可控硅制作電子琴。將220V交流電經(jīng)變壓器降壓，再經(jīng)過整流、濾波，獲得+13.5V直流電壓。將單向可控硅SCR和電阻、電容組成馳張振蕩器電路。但該設(shè)計(jì)方案制作成本高且復(fù)雜。

方案二：采用STC89C51單片機(jī)進(jìn)行控制，由于其性價(jià)比高，完全滿足了本作品智能化的要求，它的內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間達(dá)到8K，使軟件設(shè)計(jì)有足夠的內(nèi)部使用空間并且方便日后系統(tǒng)升級(jí)，使用方便，抗干擾性能提高。

選擇方案：鑒于上述對(duì)比與分析，本設(shè)計(jì)采用方案二。

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)要實(shí)現(xiàn)一種由單片機(jī)控制的電子琴，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)。該設(shè)計(jì)具有8個(gè)音節(jié)的鍵盤，用戶可以根據(jù)樂譜在鍵盤上進(jìn)行演奏，音樂發(fā)生器會(huì)根據(jù)用戶的彈奏，通過揚(yáng)聲器將音樂播放出來。由于本例實(shí)現(xiàn)的音樂發(fā)生器是由用戶通過鍵盤輸入彈奏樂曲的，所以節(jié)拍由用戶掌握，不由程序控制。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，因?yàn)樗鼪]有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，這就需要功率放大電路。

本例使用三極管9013.來實(shí)現(xiàn)音頻功放電路。

了解音樂的一些基本知識(shí)后可知，產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖即能產(chǎn)生音樂，對(duì)于單片機(jī)而言，產(chǎn)生不同頻率有脈沖非常方便，可以利用它的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生這樣的方波頻率信號(hào)，因此，需要弄清楚音樂中的音符和對(duì)應(yīng)的頻率，以及單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)的關(guān)系。

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)。

該程序設(shè)計(jì)思路比較清晰既從開始到聲明變量與函數(shù)再到讀取按鈕開關(guān)，判斷是否按下，然后就是一個(gè)一個(gè)按鈕的動(dòng)作。

參考文獻(xiàn)：

【1】黃鑫，馬善農(nóng)，趙永科.基于CPLD的電子琴研究與設(shè)計(jì)[J].科技廣場，2007

【2】吳金戌，沈慶陽，郭庭吉，8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2001

【3】龍威林，楊冠聲，胡山.單片機(jī)應(yīng)用入門：AT89S51和AVR[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

【4】張毅剛，MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004

【5】李朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]. 北京：北京航天航空大學(xué)出版色，2001

【6】胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2004

【7】陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003年9月

【8】徐新艷.單片機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)踐[M].北京：高等教育出版社，2005年3月

【9】楊恢先，黃輝先.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2006

【10】張虹.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2009

【11】趙亮，侯國銳.單片機(jī)C語言編程與實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社，2003

【12】[美]Ashish Wilfred Meeta Gupta Kartik Bhatnagar著，劉永明，賀民譯. php專業(yè)項(xiàng)目實(shí)例開發(fā)[J]. 水利水電出版社，2003

【13】Datasheet of Single chip 433/868/915 MHz Transceiver nRF903 ，Nordic VLSI，2002

【14】Fischer R A，Laakonen A S，Schulz N N.A general pooling algorithm using a wireless AMR system for restoration confirmation.IEEE Transon Power Systems，2001