51单片机八音阶电子琴设计+流程图+程序代码(5)
(1)
发射极电流受基极电流的控制，这种控制作用称为晶体管的电流放大作用[7]。
图9 发声电路图
在电路中将PNP管的基级串上电阻后与单片机的P3.5口相连 ，发射极接蜂鸣器的负极，正极接电源，集电极接地，电路图如图9所示。P3.5口不断地输出频率不同的方波信号，交流信号经三极管放大后，通过蜂鸣器就可以发出不同的音调。其中三极管S8550参数如下：
(1) 集电极最大电流ICM=-1.5V。
(2) 特征频率fT=100MHz。
(3) 反向电压最高值VCEO=-2.5V。
(4) 最大电流放大系数hFE=85~300。
2.8 LED 显示电路
LED是一种固态半导体器件，可以直接将电能转化为光能。常见的发光二极管有共阳极和共阴极LED,在此次设计中采用的是共阳极LED。按照一定顺序将8个LED灯的阳极连接在一起作为公共阳极接电源+5V，把8个LED灯的阴极分别接在单片机P0口的8个I/O口线上，每个LED灯串联一个保护电阻，这里阻值均取4.7KΩ。当P0口的某个口线为低电平，则与这个端口相连的LED灯被点亮，否则LED灯不亮。
以按键K0为例，当按键按下，可以观察到与之对应的第一个LED灯亮，其他的灯不亮，其他情况依次类推，LED显示电路如图10所示。
图10 LED显示电路图
2.9 硬件设计图
设计中以AT89C51单片机为主控芯片，控制整个系统。XTAL1和TAL2接振荡时钟信号，单片VCC端口接5V电源。P1口作为键盘输入，其中P1.0~P1.1接键盘的2条行线，P1.4~P1.7接键盘4条列线。P0口的P0.0~P0.7分别与8个共阳极的LED灯的阴极相连，作为LED灯指示信号输出，P3.5接音频电路，如图11所示。
图11 基于AT89C51单片机的电子琴的电路图
3. 软件设计
3.1 定时器工作原理
51单片机定时器工作模式主要是对其内部的时钟振荡信号经过单片机内12分频后的脉冲进行计数，每经过一个机器周期，就会计数加1。当信号频率确定后定，就可以通过对脉冲的计数达到定时的目的。以下说明以T0为准。
3.1.1 定时器功能控制器
(1) 方式寄存器TMOD，其格式如表2所示。
表2 TMOD格式
GATE
M1 M0 GATE
M1 M0
其中高四位控制T1，而低四位控制T0。
① GATE：门控制位。
若GATE=0，需要TR0=1，T0就开始工作，这种方式称为软启动。
若GATE=1，需要TR0=1且 =1，T0开始工作，这种方式称为硬启动。
② ：定时/计数器模式选择位。 =0时为定时状态， =1为计数状态。
③ M1、M0：工作方式选择位。共4种编码，形成4种工作方式，如表3。
表3 M1、M0的工作模式
M1 M0 工作方式 计数最大值（N）
0 0 方式0，定时/计数器（13位） N=213=8192
0 1 方式1，定时/计数器（16位） N=216=65536
1 0 方式3，自动重装初值定时/计数器（8位） N=28=256
1 1 方式4，只用于T0，形成两个8位计数器 N=28=256