基于MCS-51单片机电子琴的设计与制作

　　采用目前较为流行的MCS-51单片机设计一款简易电子琴，制作方法如下。
　　
　　一、系统原理
　　
　　用电子琴可以演奏出各种美妙的音乐，而音乐是由音符组成。不同的音符是由相应频率的振动产生。由8051模拟产生音符，只需算出音频周期T=1/f，利用音频的变化产生不同电平驱动蜂鸣器，在同一周期内将输出脉冲反向，并利用8051内部自带定时器计时半周期时间，就可得到相应频率的脉冲，达到发声目的。
　　
　　设8051中单片机晶振为12MHz。
　　
　　例：频率为349Hz的音符FA．其T=2(18)-10(8)/2×349=64103

　　本系统采用的16个音符的频率和相应时间常数值如下表：

　　二、硬件电路设计
　　
　　系统以8051单片机为核心，加上外围按键电路、蜂鸣器电路组成。
　　
　　Intel公司的生产的8051单片机内部除CPU外，还包括128字节RAM．21个SFR，4个8位并行I/O口，1个全双工串行口，2个16位定时／计数器，片内集成4K字节ROM，具有低功耗，速度快等优点，完全满足本系统设计需要。系统电路下图所示：
　　
　　1．键盘电路
　　
　　本系统采用4×4矩阵式键盘，按键检查使用行列扫描方式，行设置低电平，同时读入列状态，如果列状态并非全为1．则此列与行为0相交的键就是按下的键。在本系统中，PO．3～PO.O接行线，P0.7～P0.4接列线。初始时先送P0.3~PO.O=1110，然后检测PO．7～P0.4，若有一位为零，则有键按下。
　　
　　假设读到PO．7～PO．4≈1011．则PO.O和P0.6相交的键就是按下的键。若第一行没有检测到，继续检测第二行，这时PO．3～PO.O=1101．依次类推。
　　
　　2．蜂鸣器电路

　　蜂鸣器电路用来发声。8051内部的P1.7引脚可以输出连续变化的矩形波驱动晶体管V1作为开关，使蜂鸣器输入相应频率的矩形波，发出不同的音符。当P1.7输出为低电平．V1饱和导通，蜂鸣器通电，反之V1截止，蜂鸣器掉电。
　　
　　编程用事先存储的数字代替乐谱，让P1，7输出频率变化的矩形波，蜂鸣器就可以奏出相应的音符。

　　
　　三、软件设计
　　
　　本系统用MCS-51汇编语言编程。系统初始化后，通过调用按键子程序判断是否有键按下，通过按键来触发TO中断，查询相应的按键音符时间常数，以达到发声目的。音符相对应的定时时间常数存放在程序存储区。程序流程见下图。

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