简易电子琴的设计一.设计目的设计一个简易电子琴，要求能够发出1、2、3、4、5、6、7等七个音符，并且能具备自动播放功能。使用元件：AT89C51，喇叭，按键，三极管等。（1）.能够实现基本的琴键功能即每按下一个琴键，单片机能够检测到键盘的按键，并根据按键的位置通过程序来控制，使蜂鸣器发著不同频率的声音，声音延迟延迟一段时间，等到按键放开后，声音停止。然后再继续扫描，看是否有键按下，如此循环下去，即实现基本的琴键功能。（2）.能够实现通过按键自动播放歌曲的功能在键盘上设置一个功能键，按下之后会根据功能键跳转到自动播放歌曲的程序，来播放相应的歌曲。本次设计硬件部分的设计由周桂龙同学负责，软件部分的设计则由周彬负责。二．系统设计2.1最小系统单片机：本次设计使用单片机芯片AT89C51，AT89C51的工作特性：·内含4KB的FLASH存储器檫写次数1000次；·内含128字节的RAM；·具有32根可编程I/O线；·具有2个16位编程定时器·具有6个中断源，5个中断矢量，2级优先权的中断结构；·具有1个全双工的可编程串行通信接口；·具有1个数据指针DPTR；·具有可编程3级程序锁定位；·AT89C51的工作电源为5（1±0.2）V且典型值为5V；·AT89C51最高工作频率为24MHZ；·AT89C51的编程频率为3~24MHZ，编程启动电流和启动电压分别为1mA、5或12V。图（1）2.2硬件设计51单片机的P2口连接8个按钮开关，作为电子琴的琴键键盘，喇叭接与P1.0口，用两个NPN型的三极管组成放大电路来驱动喇叭播放音乐。P3.0口作为自动音乐播放控制口，连接一个按钮开关，当按下该按钮时，喇叭自动播放歌曲。系统总框图如图（2）所示。图（2）2.3软件设计（1）主程序（弹奏程序）主程序的功能是给寄存器赋初值，判断播放键是否按下，即P3.0是否为0，按下则转入播放子程序，若没按下则进入弹奏程序，判断有无键盘按下，即读取P2口的状态，有则播放相应的音调。主程序流程图如图（3）所示。音调实际上是有固定周期的信号,每个音调的频率都是固定的。因此只要计算出每个音的频率就可以产生相应的声音。在弹奏程序中利用查表法，根据表（1）将开关状态转换成延时子程序的执行次数，而延迟子程序是为了产生音频的半周期，其延时时间等于(10A+2)us。另外，按钮开关S1的键值取1，S2的键值取2……依次类推。若按下S1的话，则读取表格中的第一个数据，即ACC=95，执行一次延时子程序，其半周期约为0.95ms,执行2次则为1.9ms，其频率为526Hz，大概是中音的Do。其他键也是一样的算法。延时程序如下：DELAY:NOP;1usMOVR4,#3;1usDJNZR4,$;2*R7usDJNZ22H,DELAY;2usRET;2us上面程序的时间延迟为：t=A*(1+1+2*R4+2)+2=A*(1+1+2*3+2)+2=(10A+2)us初始化P3.0为0？开始YN读入P2口状态RRCACY=0?YESRRCA依R1读取音阶驱动喇叭延时NOCY=0?N0NOYES图（3）主程序流程图表（1）按键音阶参数S1中音Do95S2中音Re85S3中音Mi76S4中音Fa71S5中音So64S6中音La57S7中音Si50S8高音Do48（2）播放子程序播放子程序流程图如图（4）所示。此次所要演奏的音乐是《生日快乐》，将乐谱简化成音谱，如下所示。｜DODOREDO｜FAMI｜DODOREDO｜SOFA｜｜DODODO＾LA｜FAMIRE＾｜SISILAFA｜SOFA｜再根据表（2），将THx与TLx的值带入音谱，如下所示。第一小节：252，68，252，68，252，173，252，68第二小节：253,52,253,10第三小节：252,68,252,68，252,173,252,68第四小节：253,131,253,52第五小节：252,68,252,68，252,34,253,200第六小节：253,52,253,10，254,87第七小节：254,6,254,6，253,200,253,52第八小节：253,131,253,52,0将结果填入程序里的TONE表格。紧接着制作节拍表格，同样从简谱里，写出其拍子数，如下：｜1/2、1/2、1、1｜1、2｜1/2、1/2、1、1｜1、2｜｜1/2、1/2、1、1｜1