基于单片机的简易电子琴设计

【摘要】 设计了一种基于单片机简易电子琴，以STC89C52单片机为控制核心，辅以一些设备，使用C语言程序，可以实现八音阶，内置的电子音乐曲目实现了基于单片机的键盘设计。整个系统的电路结构清晰简单，可靠性能良好，测试结果充分满足设计要求。

【关键词】 单片机 电子琴 设计

伴随着电子技术和计算机技术的超高速发展，单片机的功能健全，具有成本效益的价格显著增强，技术改进。由于单片机具有体积小，价格便宜，功耗低，超强的控制功能和操作速率等，和在国民经济建立建设、军事科技和家用电器等领域具有广泛的应用。社会的飞速发展，人们对视觉、听觉都有着越来越高的要求。小键盘能带给人们快乐的记忆，增强人们的精神和文化的享受。本文以单片机为核心元件，以单片机为核心元件设计，体积小，重量轻，可演奏和弦音乐，演奏用八音音阶，易于使用，并具有一定的商业价值。

一、设计方案

本设计的最最主要内容是利用STC89C52单片机为核心控制元件，设计一个键盘。以单片机为控制核心，以键盘、扬声器、数码管等外设模块为主，最后实现了一种基于单片机的键盘设计。音乐是由许多不同的尺度，每个刻度对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，音乐可以使我们当然想要什么，单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时计数器T0产生这样的方波频率信号，因此，只要我们把歌尺度对应关系的正确的频率。

二、设计要求

设计并制作一个功能稳定，外观简洁的电子琴，基本的要求有：1）充分利用I/O口产生的一定频率的方波，使用LM386型功放驱动扬声器，从而发出不同音调，从而演奏出不同的乐曲。2）可以实现最少7个音调键的弹奏。3）内置歌曲数量不少于3首。4）要有指示设备，能将当前音乐播放的音调值显示出来。5）可以通过按键进行曲目的选择和停止播放等功能。6）由于按键使用机械开关的结构，机械的触点弹性以及电压不稳定的原因，一般在触点闭合时或断开时的瞬间会出现电压的抖动。为确保键识别的准确和稳定，在电压的信号抖动状态下不能够进行状态的输入。

三、系统硬件设计

系统使用STC89C52单片机用作为核心的元器件，并且配合的使用了电阻电容晶振等高科技器件，从而构成了单片机的最小系统原理。单片机一般情况下工作于12MHZ时钟的频率，并且使用其定时/计数器T0，并且工作的模式为1，从而使其改变计数值TH0和TL0并且可以发出并产生不同频率的脉冲的信号采样。使得其它的模块围绕着单片机展开。

输入部分共有两部分，第一部分是弹奏输入，第二部分是控制输入。弹奏输入是由8个独立按键构成的，总共可以可弹奏出来8个音调，由于咱们的设计实现出的音乐发生器是由用户通过使用键盘输入和弹奏乐曲的，所以节拍由用户自己掌握，不由程序来控制。对于控制的输入，就只有1个按键，功能主要是播放内置音乐和切歌。

四、系统软件设计

程序运行后先判断八个音调键是否有被按下，是的话，则根据不同的音调键，播放不同的音调。接着判断“下一曲”按键是否有被按下，是的话则把歌曲切换到下一曲，然后播放一首完整的音乐。然后又回到最前面的音调按键判断，依此循环。

五、调试

1、 硬件调试。硬件调试主要是在系统通电之前，仔细检查安装元器件是否错安、漏安，线路连接是否正确。主要工具是万用表和烙铁等工具，主要是为了排查板子焊错线、焊少线、短路和断路等情况。可通过电压、电流、电阻等物理量的测量，再进行推测，以免通电后对元件造成伤害。

2、软件调试。软件调试是在硬件调试完成之后，对其进行同步模拟。最初阶段就是把各个子程序模块进行分别调试，在调试过程中进行查看变量和更改数值等。确保各个模块的子程序的正确与平稳运行，进而使主程序和整个程序都能平稳运行。

结语：设计一种基于STC89C52单片机为核心控制芯片。在发音硬件的选择，摒弃了蜂鸣器，而采用了功放LM386加扬声器的组合，音质比单纯采用蜂鸣器好很多。弹奏键盘则采用鼠标按键来代替普通的按键，鼠标按键无论在外形、手感、还是质量上，都更加适合作为电子琴的弹奏按键；另外，还设有2个功能按键，通过单片机IO口控制采集按键的状态，实现歌曲的切换和复位等功能。显示设备则采用一位共阳数码管，通过单片机P0口给出数据信号，可以通过数码管查看当前正在播放的音调编号。

参 考 文 献

[1]谢自美.电子线路设计・实验・测试（第二版）.武汉：华中理工出版社，2000.

[2]张友德：单片微型机原理、应用和实验、电子工业出版社.

[3]蔷国：单片机应用技术，中国电力出版社.

[4]李群芳：单片机微型计算机与接口技术，电工业出版社.

[5]王吉鹏等：微机原理与接口技术，高等教育出版社.

[6]张晔等：单片机应用技术，高等教育出版社.