单片机简易电子琴设计方案大全（六款模拟电路设计原理图详解）

单片机简易电子琴设计方案（一）

设计一简易电子琴，要求能够发出1、2、3、4、5、6、7等七个音符。

原理：

由于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。

本次设计中单片机晶振为12MHZ，那么定时器的计数周期为1MHZ，假如选择工作方式1，那T值便为T=216--5﹡105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，列出不同音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示：

单片机简易电子琴设计方案（二）

通过单片机实现电子琴演奏，实质就是将不同按键和特定频率的方波信号对应起来，以方波信号驱动蜂鸣器发出乐音。下面简单介绍一下乐音的特性。乐音实际上是有固定频率的信号。在音乐理论中，把一组音按音调高低的次序排列起来就成为音节，也就是1、2、3、4、5、6、7和高音1。高音1的频率正好是中音1频率的2倍，而且音节中各音的频率跟1的频率之比都是整数之比。

为了发出某一特定频率的乐音，可以控制单片机的一个I/O口产生该频率的方波信号，经过电流放大后驱动蜂鸣器发出该乐音。对于方波的产生，可以启用单片机的一个定时器进行计时，产生溢出中断。中断发生时，将输出引脚的电平取反，然后重新载入计数器初始值。

因此，正确的设置定时器的工作模式和初始计数值是发出乐音的基础。例如中音l，其频率是523Hz，则周期为T=l/523=1912μs，半个周期为956μs。根据单片机计数器计数的机器周期，就可以算出计数器的预置初始值应为多少。例如，假设采用的单片机的一个计数周期需要12个时钟周期，当采用12MHz晶振时，一个计数周期即lμs。要定时956μs，只需设置其计数初值为计数最大计数值减去956。对应不同的按键，调节Tl的溢出时间，即可输出不同频率的乐音，这样就实现了简易电子琴的设计。

形成每个乐音音高的频率是固定的，下表列出了一个8度以及其上下共16个音的音名、频率及定时器Tl初值对照（设晶体频率为12MHz）。

该简易电子琴的硬件电路设计较简单，通过Pl口进行按键扫描，从P0.1口输出方波信号，经三极管放大后驱动蜂鸣器发出声响。系统硬件电路如下图所示。

 

单片机简易电子琴设计方案（三）

基本乐理知识

音调主要由声音的频率决定，乐音（复音）的音调更复杂些，一般可认为主要由基音的频率来决定。也即一定频率的声音对应特定的乐音。在以C调为基准音的八度音阶中，所对应的频率如表1所示。如果能够通过某种电路结构产生特定频率的波形信号，再通过扬声器转换为声音信号，就能制作出简易的乐音发生器，再结合电子琴的一般结构，就可实现电子琴的制作了。

设计电路图如图所示。

图即是八音阶微型电子琴的原理电路图，8个开关对应着电子琴8个音阶琴键，使用时只能同时闭合一个开关。

在实际电路中，为达到起振条件AF》1，常用两个二极管与电阻并联，可实现类似于热敏电阻的功效。另外需要说明的是，理论上电路的初始信号是由环境噪声及电路本身的电压提供的。实际操作时，为使现象更明显，也可通过对电路中的电容充电来实现。

另外，电路中的运算放大器芯片LM324工作电压要求是±5V，所以还需要用7809稳压管、整流桥等元器件制作带负电源的电源电路，同电子琴电路一块整合到电路板上，制作成可直接使用的完整成品。

单片机简易电子琴设计方案（四）

NE555做的8键简易电子琴

原理图：

实物图：

 

单片机简易电子琴设计方案（五）

简易电子琴电路

单片机简易电子琴设计方案（六）

电路工作原理：Rp1~Rp13为电子琴的音阶电阻，也是振荡器的定时电阻，C2为宽放电电容，S1—S13，为琴键开关。按下S1一S13中的任一个，比如按下S1，则+6V电源经Rp1，和S1向C2充电。因充电初始C2端电压为零，故VT1不能导通。此时+6V电源经R为VT2提供基极偏置，VT2导通，电流经VT2的c、e极流过扬声器，并在扬声器两端产生较高的电压降。