基于單片機的簡易電子琴設計

摘 要：本文以AT89S52單片機作為核心控制元件，利用單片機內部計數器產生不同的頻率輸出產生音階，設計鍵盤及蜂鳴器為外圍電路，制作了一款簡易電子琴。

關鍵詞：單片機；電子琴

電子琴是現代電子科技與音樂結合的產物，是一種鍵盤樂器，在現代音樂扮演著重要的角色，本文主要對電子琴原理進行了分析，設計制作出一款簡易電子琴。

一、系統硬件設計

系統整體結構框圖設計如下：

（一）單片機控制模塊

主控芯片選擇AT89S52單片機，低功耗8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。

（二）鍵盤輸入部分

本系統中設計8個按鍵，分別代表不同的音符。用P2口接獨立鍵盤，軟件消除抖動處理，并能準確判斷所需執行的相應程序。

（三）蜂鳴器

蜂鳴器本身相當于一個喇叭，需要一個頻率適當的交流信號驅動才能發聲，三極管在蜂鳴器中，和壓電陶瓷片組成一個自激式振蕩電路，壓電陶瓷片同時充當反饋元件和發聲元件兩個功能。

二、軟件設計及實現

音樂是由許多不同的音符組成的，而每個音符對應著不同的頻率，這樣就可以利用不同的頻率組合，加上拍數對應的延時從而構成音樂。

單片機程序主要實現的功能：產生一定頻率的方波一般是先將某口線輸出高電平，延遲一段時間后再輸出低電平。通過改變延遲時間可以改變單片機的輸出方波的頻率。

例如低3MI音，頻率為330Hz，其周期T=1/f=1/330=3030us，計數值N=3030/2=1515，所以每計數1515次P1.0反向。計數初值T=65536N=64021。C調的各音符頻率與計數值T的對照表如下表所示。

89S52單片機內部設有兩個16位的可編程定時器/計數器，本設計選用計數器中斷模式，寄存器設置的步驟如下：

（1）確定工作方式（即對TMOD賦值）；

（2）預置定時或計數的初值；

（3）設置計數器的中斷（直接對IE位賦值）；

（4）啟動定時器/計數器。

當有按鍵按下時，打開定時器，并且把對應的值輸入到定時器中斷程序，定時器就會按照不同的周期溢出，使單片機引腳輸出不同頻率的方波，從而使蜂鳴器發出不同的聲音，然后關閉定時器。等待下次按鍵。

三、實驗結果

通過實驗成功實現了不同按鍵對應的8個音階，達到預期實驗目標。簡易電子琴實物圖：

四、總結

本文根據電子琴設計原理，理解掌握了聲音頻率等知識，設計一款簡易的電子琴實驗制作，能夠通過按鍵實現不同音樂的音階。

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作者簡介：李佳琪（1999），女，漢族，四川成都人，學生，高中。