一種基于STC89C5l單片機的電子琴的電路設(shè)計方法

整個4x4鍵盤按鍵的分配及配置原理圖如圖4所示。圖4中為16鍵的控制電路，使用AT89S51端口2的8條I／O線做16個按鍵的鍵盤掃描，并由P2．0～P2．3送出掃描信號，而由P2．4～P2．7讀取按鍵數(shù)據(jù)返回碼。表l所列是4x4按鍵與音階的對應(yīng)表。

　　2 電子琴硬件類參數(shù)

　　鍵盤（琴鍵）：電子琴的鍵盤分為標(biāo)準(zhǔn)力度鍵盤、半配重鍵盤、全配重鍵盤、逐級配重式鍵盤（也叫漸層式錘感鍵盤）。

　　標(biāo)準(zhǔn)力度鍵盤：拉簧結(jié)構(gòu)鍵盤，這是從低端琴到中高端琴都有使用的，其優(yōu)點是回鍵速度快（也就是按下琴鍵后，彈回來的速度），缺點是對于力度過渡和定位不精確。

　　半配重鍵盤：一樣是采用拉簧結(jié)構(gòu)的鍵盤，只是比普通的拉簧鍵盤下多了配重鉛 塊，這種構(gòu)造的鍵盤以前一直是中高端合成器才用的，現(xiàn)在有不少普及琴也有了該配置。相對于標(biāo)準(zhǔn)力度鍵盤的優(yōu)點是力度定位更加精確。

　　全配重鍵盤：這種鍵盤的構(gòu)造是模仿鋼琴的，模擬擊弦機結(jié)構(gòu)，每個琴鍵下方都有固定重量的配重鉛塊，所以稱為全配重鍵盤?？勺審椬嗾哂蟹N“在彈鋼琴的感覺”。優(yōu)點是比較適合初期替代鋼琴來學(xué)習(xí)演奏，對于各種演奏力度均有良好表現(xiàn)，缺點是不適合彈一些要求演奏速度快的曲子（回彈慢）。

　　逐級配重鍵盤：和全配重鍵盤一樣，也是模擬擊弦機結(jié)構(gòu)的，所不同之處就在于逐級配重鍵盤的琴鍵在低音區(qū)比較重，高音區(qū)就比較輕了，這是模仿大三角鋼琴的手感。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

由于本系統(tǒng)可以產(chǎn)生各種頻率的聲音，所以可由喇叭發(fā)出“DO”、“RE”、“ME”……的音階。系統(tǒng)中的定時器O工作于模式0，計時時長可根據(jù)所發(fā)音的頻率而定，表2所列是各個音符所對應(yīng)的頻率值。而由頻率值推得的定時器計數(shù)初值。則可由以下關(guān)系式求得：

式中，f為頻率值；t為方波的寬度，以μs表示；co為定時器所計數(shù)的次數(shù)，lo為計數(shù)初值的低字節(jié)，hi為計數(shù)初值的高字節(jié)。圖5所示為主程序的工作流程。

4 結(jié)束語

本文中所設(shè)計的具有存儲功能的單片機電子琴是由STC89C51單片機、小鍵盤、LCD以及音頻功放電路和揚聲器組成的。利用該電子琴電路，用戶可以自由地輸入音符，利用單片機產(chǎn)生不同頻率來獲得我們要求的音階，使揚聲器發(fā)出悅耳的音樂，最終可隨意彈奏想要表達(dá)的音樂。此外，通過改變按鍵式電子琴的控制程序，也可以設(shè)計不同類型的電子琴。還可以通過擴展RAM的方法增加內(nèi)存容量，從而更大地發(fā)揮電子琴的存儲功能。