基于单片机的简易电子琴设计

邵阳学院 王 志 许建明 陈炯明



基于单片机的简易电子琴设计

邵阳学院 王 志 许建明 陈炯明

【摘要】本文采用单片机作为主控制芯片，结合键盘电路、音频放大电路、LED显示灯电路等实现了简易的电子琴控制电路设计，每一个按键对应一个音阶，不同的音阶由单片机定时器程序产生不同频率的脉冲输出，驱动发声器发出不同音阶的声音。电路设计思路正确、电路简单、能完成简单曲子播放和弹奏，符合实际的基本要求。

【关键词】单片机；电子琴；键盘

1 系统工作原理

本系统由按键电路、LED显示电路、音频放大电路、电源电路及两个功能键组成，通过功能键可以选择播放音乐或演奏，电子琴按键采用行列式键盘来完成音符的输入，单片机处理器通过识别、分析，最后解码输出音符，再通过功率放大电路进行放大，最后在发声电路中发出相应音阶的声音。该系统的系统框图如图1所示。

图1 系统框图

2 硬件系统设计

2.1 电源电路设计

无论是AT89C51单片机工作电源、二极管还是数码管的驱动，都要用到稳定的+5V直流电源，因此一个稳定的、持续的+5V直流电源对本系统十分重要。本系统运用桥式整流电路，将交流转换为直流，经过稳压模块为各部分电路提供恒定的+5V直流。模拟部分和数字部分分别采用一个独立的稳压输出供电，保证电路的稳定性和抗干扰。

2.2 音频放大电路设计

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调整为任意值，直至200。输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。其追求的主要目标是在失真许可的限度内，高效率地为终端负载提供尽可能大的输出功率，经实验本电路符合系统要求。

2.3 键盘控制电路设计

系统采用行列式按键方式来实现键盘的，如图2所示。行列式按键是指采用行线和列线组成，采用扫描原理来识别按键是否有按下，跟独立式键盘比较具有节省I/O口线的特点。当图中的某一个键闭合时，先要通过按键去抖动过程确定键的按下，再利用扫描按键子程序判断是哪一个按键按下，实现不同键键入的不同处理。

图2 键盘电路

3 软件设计

本程序由主程序和中断服务程序两部分组成。在主程序中首先对中断初始化，然后按行查询各个按键是否被按下，如果有则调用延时来消除键抖动，再继续按行查询的操作，如果此时的键有按下操作，则把该键所在行号存入30H单元中，再按列访问各按键，如果有按键被操作则将该键所在列号存入31H存储单元中。计算键值，通过查表获得实现不同频率的声音的定时器的初值。在中断服务程序中，首先将DPTR赋予TABLE2的首地址，通过键号查TABLE2得到定时器常数，开启扬声器从而实现发出对应按键的音调的效果。最后再进行中断返回。

4 结束语

本文设计了一款基于单片机的简易电子琴。在仿真运行时，操作者按下相应的按键将发出对应的音阶。经过调试和验证本设计可以实现简单音乐演奏和音乐的播放。对每个音阶的不同音长的组合，从而可以组成一首十分优美的音乐。该电路成本低，娱乐性强，具有较好的实用价值。

参考文献

［1］江世明，许建明，朱群峰，申寿云.单片机原理及应用［M］.上海﹕上海交通大学出版社，2013.

［2］韩克，薛迎霄.单片机应用技术［M］.北京﹕电子工业出版社，2013.

［3］江世明，黄同成.单片机及应用［M］.北京﹕中国铁道出版社，2010.

作者简介：

王志（1993—），男，湖南岳阳人，大学本科，现就读于电子科学与技术专业。

通信作者：

许建明（1977—），男，湖南武冈人，硕士，副教授，主要从事电子技术研究。