一種基于STC89C5l單片機的電子琴的電路設計方法

整個(gè)4x4鍵盤(pán)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(xiàn)做16個(gè)按鍵的鍵盤(pán)掃描，并由P2．0～P2．3送出掃描信號，而由P2．4～P2．7讀取按鍵數據返回碼。表l所列是4x4按鍵與音階的對應表。

　　2 電子琴硬件類(lèi)參數

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

　　標準力度鍵盤(pán)：拉簧結構鍵盤(pán)，這是從低端琴到中高端琴都有使用的，其優(yōu)點(diǎn)是回鍵速度快（也就是按下琴鍵后，彈回來(lái)的速度），缺點(diǎn)是對于力度過(guò)渡和定位不精確。

　　半配重鍵盤(pán)：一樣是采用拉簧結構的鍵盤(pán)，只是比普通的拉簧鍵盤(pán)下多了配重鉛 塊，這種構造的鍵盤(pán)以前一直是中高端合成器才用的，現在有不少普及琴也有了該配置。相對于標準力度鍵盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是力度定位更加精確。

　　全配重鍵盤(pán)：這種鍵盤(pán)的構造是模仿鋼琴的，模擬擊弦機結構，每個(gè)琴鍵下方都有固定重量的配重鉛塊，所以稱(chēng)為全配重鍵盤(pán)?？勺審椬嗾哂蟹N“在彈鋼琴的感覺(jué)”。優(yōu)點(diǎn)是比較適合初期替代鋼琴來(lái)學(xué)習演奏，對于各種演奏力度均有良好表現，缺點(diǎn)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(pán)：和全配重鍵盤(pán)一樣，也是模擬擊弦機結構的，所不同之處就在于逐級配重鍵盤(pán)的琴鍵在低音區比較重，高音區就比較輕了，這是模仿大三角鋼琴的手感。

3 系統軟件設計

由于本系統可以產(chǎn)生各種頻率的聲音，所以可由喇叭發(fā)出“DO”、“RE”、“ME”……的音階。系統中的定時(shí)器O工作于模式0，計時(shí)時(shí)長(cháng)可根據所發(fā)音的頻率而定，表2所列是各個(gè)音符所對應的頻率值。而由頻率值推得的定時(shí)器計數初值。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(shí)器所計數的次數，lo為計數初值的低字節，hi為計數初值的高字節。圖5所示為主程序的工作流程。

4 結束語(yǔ)

本文中所設計的具有存儲功能的單片機電子琴是由STC89C51單片機、小鍵盤(pán)、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(hù)可以自由地輸入音符，利用單片機產(chǎn)生不同頻率來(lái)獲得我們要求的音階，使揚聲器發(fā)出悅耳的音樂(lè )，最終可隨意彈奏想要表達的音樂(lè )。此外，通過(guò)改變按鍵式電子琴的控制程序，也可以設計不同類(lèi)型的電子琴。還可以通過(guò)擴展RAM的方法增加內存容量，從而更大地發(fā)揮電子琴的存儲功能。