4。 进行实物的制作并调试运行。

2 总体设计方案

2。1 设计要求

本设计基于 STC89C51 单片机为核心控制元件，设计一个微型声光电子琴。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) 设计一个（1×8）的键盘，并将 8 个键设计成 1 个八度的音阶对应的 8 个琴键，可 以进行弹奏表演；

(2) 演奏的同时 LED 流水灯会跟随当前按键进行对应亮灭变化；

(3) 有音乐存储功能，能自动演奏歌曲。演奏时可选择键盘输入乐曲，自己存入的乐曲

或随机存储的乐曲。按播放键能播放 3 首歌曲，第一首歌曲播放结束，再按播放键播放下 一首歌曲。

(4) 发光二极管会指示当前按键是否按下。KEY1 键按下，LED 第 4,8，12，16 位亮，并 播放 Do 的中音；KEY2 键按下，LED 第 3,7，11，15 位亮，并播放 Re 的中音；KEY3 键按 下，LED 第 2,6，10，14 位亮，并播放 Mi 的中音等以此类推。

2。2 音乐的相关知识

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。

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正确即可。若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的 周期（1/频率），再将此周期除以 2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间， 每当计时终止后就将输出 P1。4 反相，然后重复计时再反相。就可在 P1。4 脚上得到此频率 的脉冲。

利用 STC89C51 的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值 TH0 及 TL0 以产生不同频率的方法产生不同音阶，例如，频率为 523Hz，其周期 T＝1/523＝1912μ s， 因此只要令计数器计时 956μ s/1μ s＝956，每计数 956 次时将 I/O 反相，就可得到中音 DO（523Hz）。

计数脉冲值与频率的关系式如（2-1）所示：

N=fi/2/fr （2-1）

式中，N 是计数值；fi 是机器频率（晶体振荡器为 12MHz 时，其频率为 1MHz）；fr 是想要 产生的频率。

其计数初值 T 的求法如(2-2)所示：

T=K-N (2-2）

16

式中 K 是单片机的 16 位定时器最大计数值，K＝2 =65536；fi 是机器频率，fi＝1MHz，

例如低音 DO（262Hz）、低音 RE（294Hz）、中音 DO（523Hz）、中音 RE（587Hz）、高音 DO（1046Hz）、高音 RE（1175Hz）的计数值如下： T＝65536－N＝65536－fi/2/fr＝65536－1000000/2/fr＝65536－500000/fr

低音 DO 的 T＝65536－500000/262＝63628 低音 RE 的 T＝65536－500000/294＝63835 中音 DO 的 T＝65536－500000/523＝64580 中音 RE 的 T＝65536－500000/587＝64684 高音 DO 的 T＝65536－500000/1046＝65058 高音 RE 的 T＝65536－500000/1175＝65110