基于STC89C52单片机的电子琴设计报告

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基于STC89C52单片机的电子琴设计
摘要：本次设计主要介绍了一种基于STC89C52单片机的电子琴的电路设计方法。该方法利用单片机定时器来产生固定频率的方波信号以推动喇叭发出旋律。先有音阶输入的相关消息，然后通过按下键盘组中的相对按键使喇叭发出相对音阶单音，也可以按特定的按键使喇叭自动播放音乐。
关键词：STC89C52；4x7键盘；定时器；电子琴
0 引言
  随着计算机在社会各领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动着工业、农业、商业、家电以及玩具的日新月异更新，极大地提高了电子电路及系统设计质量和效率。本设计是以主控芯片STC89C52为中心器件，辅以小键盘、功放电路及扬声器等来设计电子琴系统。同时详细论述了该系统的设计过程及关键技术。

1 系统硬件组成
   电子琴的控制电路分为单片机STC89C52、按键输入、喇叭
1．1 单片机STC89C51简介
    STC单片机是一款增强型5l单片机，完全兼容MCS-51。STC89C51可以代替AT89C51，而且功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低。该单片机具有40个引脚，采用双列直插DIP-40封装。STC89C51可以完成ISP在线编程功能，而AT89C51则不能。因此，将AT89C51中的程序直接烧录到STC89C51中后，STC89C5l就可以代替AT89C51直接工作。STC推出的系列51单片机芯片全面兼容其它51单片机。STC89C51内部有E2PROM，可以在程序中修改，而且断电不丢失数据。此外，还增加了两级中断优先级等等，STC89系列单片机的基本特性如图2所示。

通常电子琴所输入的音阶值都先存入变量数组中，演奏时才逐一取出来播放单音。程序中的变量使用的是内部存储器RAM，范围为空间30H～7FH，因此，其程序内存规划是：RAM地址30H～70H存放音阶值，最大内存空间为64字节；RAM地址71H～7FH存放程序其他变量。程序执行后，程序开始执行。当按下键盘组中的相对按键时，压电喇叭会发出相对音阶单音。

1．2 键盘扫描
整个4x7键盘按键的分配及配置原理图如图4所示。图4中为21键的控制电路，使用AT89S52端口1的4个I/O口做按键的键盘扫描，而由端口3的7个I/O读取按键数据返回码。

2 系统软件设计
    由于本系统可以产生各种频率的声音，所以可由喇叭发出“DO”、“RE”、“ME”……的音阶。系统中的定时器O工作于模式0，计时时长可根据所发音的频率而定。而由频率值推得的定时器计数初值。则可由以下关系式求得：

式中，f为频率值；t为方波的宽度，以μs表示；co为定时器所计数的次数，lo为计数初值的低字节，hi为计数初值的高字节。


3 结束语

本次所设计的具有存储功能的电子琴是由STC89C52单片机、小键盘和扬声器组成的。利用该电子琴电路。可以自由地输入音符，从而使扬声器发出悦耳的音乐，也可以通过特定的按键式扬声器自动播放音乐。此外，通过改变按键式电子琴的控制程序，也可以设计不同类型的电子琴。还可以通过扩展RAM的方法增加内存容量，从而更大地发挥电子琴的存储功能。