基于单片机的简易电子琴设计

摘 要：本文以AT89S52单片机作为核心控制元件，利用单片机内部计数器产生不同的频率输出产生音阶，设计键盘及蜂鸣器为外围电路，制作了一款简易电子琴。

关键词：单片机；电子琴

电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种键盘乐器，在现代音乐扮演着重要的角色，本文主要对电子琴原理进行了分析，设计制作出一款简易电子琴。

一、系统硬件设计

系统整体结构框图设计如下：

（一）单片机控制模块

主控芯片选择AT89S52单片机，低功耗8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

（二）键盘输入部分

本系统中设计8个按键，分别代表不同的音符。用P2口接独立键盘，软件消除抖动处理，并能准确判断所需执行的相应程序。

（三）蜂鸣器

蜂鸣器本身相当于一个喇叭，需要一个频率适当的交流信号驱动才能发声，三极管在蜂鸣器中，和压电陶瓷片组成一个自激式振荡电路，压电陶瓷片同时充当反馈元件和发声元件两个功能。

二、软件设计及实现

音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同的频率，这样就可以利用不同的频率组合，加上拍数对应的延时从而构成音乐。

單片机程序主要实现的功能：产生一定频率的方波一般是先将某口线输出高电平，延迟一段时间后再输出低电平。通过改变延迟时间可以改变单片机的输出方波的频率。

例如低3MI音，频率为330Hz，其周期T=1/f=1/330=3030us，计数值N=3030/2=1515，所以每计数1515次P1.0反向。计数初值T=65536N=64021。C调的各音符频率与计数值T的对照表如下表所示。

89S52单片机内部设有两个16位的可编程定时器/计数器，本设计选用计数器中断模式，寄存器设置的步骤如下：

（1）确定工作方式（即对TMOD赋值）；

（2）预置定时或计数的初值；

（3）设置计数器的中断（直接对IE位赋值）；

（4）启动定时器/计数器。

当有按键按下时，打开定时器，并且把对应的值输入到定时器中断程序，定时器就会按照不同的周期溢出，使单片机引脚输出不同频率的方波，从而使蜂鸣器发出不同的声音，然后关闭定时器。等待下次按键。

三、实验结果

通过实验成功实现了不同按键对应的8个音阶，达到预期实验目标。简易电子琴实物图：

四、总结

本文根据电子琴设计原理，理解掌握了声音频率等知识，设计一款简易的电子琴实验制作，能够通过按键实现不同音乐的音阶。

参考文献：

[1]雷思孝.单片机原理及使用技术[M].西安电子科技大学出版社.

[2]单片机的C语言应用程序设计（第四版）北京航空航天大学出版社.

[3]C语言程序设计[M]第二版.清华大学出版社.

[4]单片机原理及接口技术[M].北京航空航天大学出版社.

[5]8051单片机C语言应用[M].科学出版社，2002.

[6]张永枫.单片机应用实训教程[M].西安电子科技大学出版，2005.

[7]谢自美.电子线路设计、实验、测试.华中理工大学出版社，2000.

作者简介：李佳琪（1999），女，汉族，四川成都人，学生，高中。