1、设计需求及目标
电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种键盘乐器。本系统设计是以51系列单片机AT89S52为主芯片，附有矩阵键盘、LED显示管、扬声器组成，系统完成显示输入信息、播放相应音符等基本功能。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。
2、设计思路及方案
本课题主要研究基于单片机的电子琴设计，以AT89S52芯片作为主要核心部件，4*4的矩阵键盘作为输入部分，数码管显示字符，扬声器作为主要输出设备，结合KEIL和PROTUES等软件的功能，通过编译程序结合仿真，实现电子琴内置音乐的播放和弹奏音乐的功能，同时通过两个LED灯的亮灭表示当时弹奏或播放的状态，数码管显示按键的16个字符“0—9，A—F”来表示当前所按下的键。电路图：
3、部分代码
/**************************************************************
程序名称：模拟电子琴
**************************************************************/
#include<reg52.h> //定义头文件
#define uchar unsigned char //宏定义
#define led P0 //定义LED等位P0口
#define sw_port P1 //中间变量。。。使按键和led对应
sbit buzzer=P2^7; //扬声器管脚
sbit key1=P3^2; //播放音乐与弹奏歌曲转换
sbit key3=P3^4; //掉电存储按键
sbit key4=P3^5; //播放掉电存储的歌曲
sbit keybofang=P3^3; //播放刚才弹奏的歌曲
sbit key7=P3^0; //音调键。。。 和 歌曲键
sbit key8=P3^1; //音调键。。。 和 歌曲键
sbit key6=P1^7;
sbit key5=P1^6;
sbit sda=P1^1; //24c02数据线
sbit scl=P1^0; //24c02时钟线
uchar keyd,i,keys,b; //定义变量
uchar tone_H; //定义变量
uchar tone_L; //定义变量
void beat_125(unsigned char); //声明函数
uchar code beat1[]={16,8,8,8,8,4,4,16,8,4,4,8,4,4,4, //歌曲1节拍
4,4,4,16,16,8,8,4,4,12,8,16,16,8,4,4,4,4,16};
uchar code song1[]={6,5,3,5,7,6,5,6,3,5,6,5,3, //歌曲1简谱
2,1,6,5,3,2,2,3,5,5,6,3,2,1,5,3,2,1,6,1,1,15};
uchar code beat2[]={7,7,7, 7,8,9, 1,2,3, 6,2,4, 4,4,4, 12, //歌曲二节拍
8,2,2, 4,4,4, 8,2,2, 4,4,4, 2,2,4,4, 12,};
uchar code song2[]={1,2,8, 8,5,1, 3,3,3, 5,4,3, //歌曲二简谱
5,4,3, 2, 2,1,0, 1,2,3, 4,3,2, 3,4,5, 5,4,3, 2,1,15};
uchar code beat4[]={4,4,4, 6,2,4, 4,4,4, 6,2,4, 4,4,4, 12,
8,2,2, 4,4,4, 8,2,2, 4,4,4, 2,2,4,4, 12,};
uchar code song4[]={1,1,1, 3,2,1, 3,3,3, 5,4,3,
5,4,3, 2, 2,1,0, 1,2,3, 4,3,2, 3,4,5, 5,4,3, 2,1, 15};
uchar code tone[]={115,102,91,86,77,68,61,57}; //歌曲音调
unsigned int code tone1[]={1012,956,852,759,716,638,568,506,478,426,379,531,10}; //歌曲音调
uchar song3[43]; //定义空数组
void play(uchar*,uchar*); //演奏歌曲函数
void delay8um(uchar); //第一8um延时函数
void sound(uchar); //弹奏发声函数
/*******************************************
函数功能：节拍的延时的基本单位，用于24c08简单延时
******************************************/
void delay() //简单延时函数
{;;}
/*******************************************
函数功能：节拍的延时的基本单位，延时1ms
******************************************/
void delay1ms(uchar x) //1um延时函数
{
uchar j;
while(x--)
for(j=120;j>0;j--);
}
/**************************************************************
函数功能：24c02驱动程序 用IIC总线进行传输
**************************************************************/
void init_c02() //24c02初始化
{
sda=1;
delay();
scl=1;
delay();
}
void start_c02() //24c02的启动信号
{
scl=1;
delay();
sda=1;
delay();
sda=0;
delay();
}
void stop_c02() //24c02停止信号
{
sda=0;
delay();
scl=1;
delay();
sda=1;
delay();
}
void response_c02() //24c02的应答信号
{
uchar i;
scl=1;
delay();
while((sda==1)&&(i<250))i++;
scl=0;
delay();
}
void write_c02byte(uchar date) //对24c02写一个字节
{
uchar i,temp;
temp=date;
for(i=0;i<8;i++)
{
temp=temp<<1;
scl=0;
delay();
sda=CY;
delay();
scl=1;
delay();
}
scl=0;
delay();
sda=1;
delay();
}
uchar read_c02byte() //对24c02读一个字节
{
uchar i,k;
scl=0;
delay();
sda=1;
delay();
for(i=0;i<8;i++)
{
scl=1;
delay();
k=(k<<1)|sda;
scl=0;
delay();
}
return k;
}
void write_addc02(uchar address,uchar date) //对24c02写一个数据
{
start_c02();
write_c02byte(0xa0);
response_c02();
write_c02byte(address);
response_c02();
write_c02byte(date);
response_c02();
stop_c02();
}
uchar read_addc02(uchar address) //从24c02读一个数据
{
uchar date;
start_c02();
write_c02byte(0xa0);
response_c02();
write_c02byte(address);
response_c02();
start_c02();
write_c02byte(0xa1);
response_c02();
date=read_c02byte();
// response_c02;
stop_c02();
return date;
}
/**************************************************************
函数功能：主函数。。。。。。。。。。。。
**************************************************************/
void main() //主函数
{
uchar yd,temp,jj,tt; //定义变量
uchar t1,i; //定义变量
t1=0; //初始化 t1
yd=0; //初始化t2
buzzer=1; //初始化蜂鸣器
EA=1; //打开定时总中断
TMOD=0x01; //设置定时器模式 定时器0工作在方式1
ET0=1; //打开定时器0中断
while(1) //主循环
{
led=0x3c;
sw_port=0xff;
keys=~sw_port; //将led与按键结合起来
switch(keys) //进入键盘选择
{
case 0x04:sound(0);temp=1;yd=0;break; //如果键盘1被按下发音do，同时设置标志temp，将数字计入yd
case 0x08:sound(1);temp=1;yd=1;break; //如果键盘2被按下发音ruai，同时设置标志temp，将数字计入yd
case 0x10:sound(2);temp=1;yd=2;break; //如果键盘3被按下发音mi，同时设置标志temp，将数字计入yd
case 0x20:sound(3);temp=1;yd=3;break; //如果键盘4被按下发音fa，同时设置标志temp，将数字计入yd
}
if(key5==0) //如果键盘5被按下发音la，同时设置标志temp，将数字计入yd
{
while(!key5) // 松手检测
sound(4);
temp=1;yd=4;
}
if(key6==0) //如果键盘6被按下发音xi，同时设置标志temp，将数字计入yd
{
while(!key6) // 松手检测
sound(5);
temp=1;yd=5;
}
if(key7==0) //如果键盘7被按下发音xi，同时设置标志temp，将数字计入yd
{
while(!key7) // 松手检测
sound(6);
temp=1;yd=6;
}
if(key8==0) //如果键盘8被按下发音高音do，同时设置标志temp，将数字计入yd
{
while(!key8) //松手检测
sound(7); //播放高音do。。
temp=1;yd=7;
}
if(temp==1) //标志位，如果标志位为1，则说明有按键被按下
{
temp=0; //将标识位归零
song3[t1++]=yd; //将数据存入song3[]数组
}
if(key3==0) //将数据存入24c02 ，掉电存储按键
{
delay1ms(10);
if(key3==0) //检测是否key3被按下
{
P0=0; //如果被按下，将led打开
while(!key3); //松手检测
song3[t1++]=30;
init_c02(); //初始化24c02
for(i=0;i<40;) //进入循环
{
write_addc02(i,song3[i++]); //将数据依次写入24c02
delay1ms(10); //延时
}
P0=1; //led关闭
}
}
if(key4==0) //读取24c02中的数据，掉电播放
{
delay1ms(10);
if(key4==0)
{ //检测是否有键被按下
while(!key4); //松手检测
init_c02(); //初始化
P0=0; //将led打开
tt=1; //将tt初值设为0
while(read_addc02(tt)!=30) //进入while循环
{
jj=read_addc02(tt++);
tone_H=(65536-tone1[jj])/256; //设定初值
tone_L=(65536-tone1[jj])%256; //设定初值
TH0=tone_H; //赋值TH0高八位
TL0=tone_L; //赋值TL0低八位
TR0=1; //打开定时器
beat_125(3); //延时
TR0=0;
beat_125(4); //关闭定时器
}
P0=1; //关闭led
}
}
if(keybofang==0)
{
while(!keybofang); //检测回放键是否被按下
song3[t1++]=30;
// t1=0;
while(song3[i]!=30) //进入while循环。
{
tone_H=(65536-tone1[song3[i]])/256;
tone_L=(65536-tone1[song3[i]])%256;
TH0=tone_H;
TL0=tone_L;
TR0=1; //开启定时器
beat_125(3);
TR0=0; //关闭定时器
i++;
beat_125(4); //将i值加一
}
}
if(key1==0)
{
delay1ms(10);
if(key1==0) //检测key1是否被按下
{
while(!key1);
P0=0; //关闭led
while(key1) //进入循环
{
if(key7==0) //检测key7是否被按下
{
delay1ms(10);
if(key7==0)
{
P0=0xaa; //设置led灯亮个数
while(!key7); //等待释放
play(song1,beat1); //演奏歌曲1
P0=0xff; //关闭led
}
}
if(key8==0) //检测是否key8键被按下
{
delay1ms(10);
if(key8==0)
{
P0=0xaa; //设置led灯亮
while(!key8); //松手检测
play(song2,beat2); //播放歌曲2
P0=0xff; //关闭led
}
}
if(key6==0) //检测是否key6键被按下
{
delay1ms(10);
if(key6==0)
{
P0=0xaa; //设置led灯亮
while(!key6); //松手检测
play(song4,beat4); //播放歌曲4
P0=0xff; //关闭led
}
}
}
while(!key1); //检测key1是否被按下
P0=1; //如果被按下。退出该函数。。并关闭led
}
}
}
}
/**************************************************************
函数功能：从数组中播放歌曲
**************************************************************/
void play(uchar*song,uchar*beat) //播放歌曲函数
{
i=0; //设置初始值
while(song[i]!=15) // 进入循环函数
{
tone_H=(65536-tone1[song[i]])/256; //定义初值
tone_L=(65536-tone1[song[i]])%256; //定义初值
TH0=tone_H; //赋值
TL0=tone_L; //赋值
TR0=1; //打开定时器0
beat_125(beat[i]); //读取节拍函数
i++; //自加
TR0=0; //关闭led
}
}
/**************************************************************
函数功能：定时器T0的中断服务子程序，使P2.7引脚输出音频方波
**************************************************************/
void tone_timer() interrupt 1 //中断子程序
{
TH0=tone_H;
TL0=tone_L;
buzzer=~buzzer; //扬声器开关控制
}
/**************************************************************
函数功能：产生节拍的函数
**************************************************************/
void beat_125(uchar x) //节拍。。
{
uchar i,j,k; //125ms延时函数。。
for(i=0;i<x;i++)
for(j=0;j<125;j++)
for(k=0;k<120;k++);
}
/**************************************************************
函数功能：8um简易延时
**************************************************************/
void delay8um(uchar x) //8ms延时函数
{
uchar i,j;
for(i=0;i<x;i++)
for(j=0;j<1;j++);
}
/**************************************************************
函数功能：产生音调
**************************************************************/
void sound(uchar x) //音调函数
{
uchar i;
led=sw_port; //定义led
for(i=0;i<60;i++)
{
buzzer=0;delay8um(tone[x]); //开关频率。。从而产生节拍
buzzer=1;delay8um(tone[x]);
}
led=0xff;
} 完整资料：
https://market.m.taobao.com/app/idleFish-F2e/widle-taobao-rax/page-detail?wh_weex=true&wx_navbar_transparent=true&id=614761443008&ut_sk=1.WUpxx7gpwUoDAMmnnrBIzAno_12431167_1585221475158.Copy.detail.614761443008.1828622527&forceFlush=1
