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摘 要：电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演着重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT80C52，单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器存储器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有16个按键和扬声器。本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。
关键词：AT89C52单片机 键盘 扬声器
乐器的发展与科学技术的发展密切相关，现代电子技术的兴起，使一些机械的装置逐步电动化、电子化。科学技术上的这些变化及发展促进了乐器的发展，由此出现了许多新的电子乐器，如电子琴、电钢琴、电风琴、电子合成器、电吉它、电贝司等。 基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。单片机技术使我们可以利用软硬件实现电子琴的功能，从而实现电子琴的微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。并且可以进行一定的功能扩展。鉴于传统电子琴可以用键盘上的“k0”到“k16”键演奏从低So到高DO等16个音，从而可以用来弹奏喜欢的乐曲。
1总体方案
本设计的主要内容是用AT89C52单片机为核心控制元件，设计一个微型电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，实现以下功能：
1.要求达到电子琴的基本功能，可以用弹奏出简单的乐曲。
2.用键盘作出电子琴的按键，每键代表一个音符。
3.各音符按一定的顺序排列，必须符合电子琴的按键排列顺序。
4.弹奏电子琴时能播放出准确的声音。
5.能够自动播放音乐。
2总体框图
本系统通过矩阵式键盘按键随意键入乐曲的音符，作为电平送给主体电路单片机最小系统，中央处理器经过识别，解码输出音符，在扬声器中发出对应音符的准确发音。该系统的主要模块由六个部分组成，具体关系如图2-1所示由P0口的高四位和低四位作矩阵式键盘的键盘接口，用P1.0作信号输出口。
时钟与复位电路：时钟信号是用来根据单片机内各种微操做的时间基准。复位操作以则使单片机的片内电路初始化， 使单片机从一种确定的初态开始运行。16个按键输入电路：输入电路，给出输入信号，单片机：核心控制部分，三极管：起到电流放大作用，数码管显示电路：显示按键按下对应的从0-16，扬声器：将电流转化成振动将电流转化成振动。存储器电路主要用来存储和播放音乐。
3电子琴的工作原理
现代的电子琴一般使用PCM采样音源。所谓采样就是录制乐器的声音，将其数字化后存入ROM或FLASH里，然后按下键时CPU或DSP芯片回放该音。甚至有一些高级编曲键盘可以使用外置采样（比如Tyros 3的硬盘音色）。现代电子琴并非“模仿”乐器音色。它使用的就是真实乐器音色。当然，力度感应在电子琴里是必备的。现代波形记忆式电子琴依然拥有滤波器，振荡器，同样可以靠包络线控制来制造和编辑音色。甚至在硬件电路上加入或软件模拟了老式电子琴的FM合成机构。如今的电子琴已今非昔比，很多3000～6000的电子琴支持更多的特性，比如Yamaha的PSR-S650支持完整的XG、GS音源，拥有真实乐器技法的兆级音色，16M可以装入采样的可读写ROM，以及音序器，伴奏制作功能。更加方便现场演奏和音乐制作。
当然，一部分老式电子琴是仅仅使用FM合成声音的，使用振荡器来模拟乐器声音，只不过它已经退出了市场。他的工作原理如下：
振荡器的作用根据需要产生一定频率的振荡信号，振荡信号通过分频器分解成不同频率的信号输送到放大器，放大器将信号放大，推动扬声器发出声音。键盘实际是一些开关，如果没有键盘，许多种频率的信号一齐进到放大器里，通过扬声器发出的声音就会乱七八糟，不成音乐。按下键盘的一支键，就等于接通一只开关，只允许某一种频率的信号通过到放大器里去，扬声器就发出一个音来。这样，按照一定的演奏规律来按键，就能奏出美妙的音乐来。电源的任务是给各部分供电。
本系统通过矩阵式键盘按键随意键入乐曲的音符，作为电平送给主体电路单片机最小系统，中央处理器经过识别，解码输出音符，在扬声器中发出对应音符的准确发音。单片机的一个定时/计数器来完成琴键处理程序，根据检测得到按键值，查询音律表，给计时器赋值，发出相应频率的声音。对音调的控制：根据不同的按键，对定时器T1送入不同的初值，调节T1的溢出时间，这样就可以输出不同音调频率的方波。不同音调下各个音阶的定时器。在这个程序中用到了两个定时/计数器来完成的。其中T0用来产生音符频率，T1用来产生音拍。通过单片机产生不同频率的电压波形，推动扬声器或蜂鸣器来发出不同音调的声音。
本设计是利用80C52单片机设计制作一个简易的玩具电子琴，并介绍了基于单片机电子琴统硬件组成。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器、数码管、存储器等组成核心主控制模块。然后利用单片机可以产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏想要表达的音乐与播放音乐。并且本文分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。
参考文献
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