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基于 AT89C52单片机的多音阶电子琴设计

一、概述

单片机（单片微型计算机）是大规模集成电路技术发展的产物，具有高性能、

高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠等特点。单片机的应用相当广泛，从平常

的家用电器到航空航天系统和国防军事、尖端武器都能找到它的身影。因此，单

片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。

随着社会的发展进步，音乐已经成为了我们生活中很重要的一部分。电子琴

则是一种很常见的键盘乐器，是现代电子科技与音乐结合的产物，在现代音乐中

扮演着重要的角色。单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，早已溶

入现代人们的日常生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用

AT89C52单片机为核心控制元件，设计一个简易电子琴。。

二、方案论证

2.1 系统基本组成

本系统以 AT80C52为主控核心，与键盘、喇叭等模块组成核心主控制模块，

在主控模块上设有 16 个按键和喇叭。一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每

个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成一

些简单的音乐。

2.2 系统基本原理

声音的频率范围约是几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单片机某个口线

不断地输出高低电平，则在改口线上就能产生一定频率的方波，将该方波接上喇

叭就能发出一定频率的声音。本系统就是按此原理设计，对于 AT80C52而言要产

生一定频率的方波一般是先将某口线输出高电平，延迟一段时间后再输出低电

平。通过改变延迟时间可以改变单片机的输出频率。单片机的延时主要有两种方

式，即软件延时和使用定时 / 计数器延时。其中软件延时不是很精确，而电子琴

电路由于每个音符的频率值要求比较严格，因此我们选用定时 /计数器延时。

单片机产生的音频脉冲信号没有足够的驱动能力，因此要在扬声器前加一放

大电路，保证扬声器能产生所要实现的音符 .

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（3）被按键识别：如何识别被按键是接口解决的主要问题，一般可通过软硬

结合的方法完成。常用的方法有行扫描法和线反转法两种。行扫描法的基本思想

是，由程序对键盘逐行扫描，通过检测到的列输出状态来确定闭合键，为此，需

要设置入口、输出口一个，该方法在微机系统中被广泛使用。线反转法的基本思

想是通过行列颠倒两次扫描来识别闭合键，为此需要提供两个可编程的双向输入

/ 输出端口。

（4）键码产生：为了从键的行列坐标编码得到反映键功能的键码，一般在内存

区中建立一个键盘编码表，通过查表获得被按键的键码。

TABLE:

列行 1 2 3 4

1

低3 低4 低5 低6

2

低7 中1 中2 中3

3

中4 中5 中6 中7

4 高1 高2 高3 高4

表3-1各个按键对应的音调

3.2 音乐发生

3.2.1 音乐相关知识

乐音听起来有的高，有的低，这就叫音高，音高是由发音物体振动频率的高

低决定的，频率高声音就高，频率低声音就低，不同音商的乐音是用 C、D、E、

F、G、A、B 表示的，这 7 个字母就是乐音的音名，它们一般依次唱成 DO、RE、

MI、FA、SO、LA、SI，这是唱曲时乐音的发音，所以叫唱名。

音持续时间的长短即时值，一般用拍数表示，休止符表示暂停发音。

一首音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同的频率，这样

就可以利用不同频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐。

3.2.2 如何用单片机实现音乐的频率

一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样

我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单

片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时 / 计数器 T0 来产生

这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。

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