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网上有很多使用51单片及制作电子琴的示例，基本的方案是使用微动按键作为琴键，蜂鸣器作为发声单元，按下不同好的按键产生不同频率的PWM，驱动蜂鸣器发出不同频率的声音。

普通按键及蜂鸣器

普通按键的手感和蜂鸣器的音质都不是很理想，本篇文章给大家推荐一个不同的方案来实现简单的电子琴。采用如下图所示的鼠标按键作为琴键，2308扬声器代替蜂鸣器。

鼠标按键及2308扬声器

电子琴的外观设计参考了非洲的民族乐器卡琳巴琴，使用上图所示鼠标按键代替卡琳巴琴的金属琴键。

卡琳巴琴

硬件设计

该作品使用的核心元器件是STC15W204S型号51单片机，适合学习了C语言和单片机，并且有一定PCB设计能力的同学制作(使用其他型号的单片机也可以)。原理图如下图所示：

原理图

布线参考

渲染图

所有设计均在立创广场开源，开源地址：https://oshwhub.com/Dr.Zhang/kalinba

从上图可以看出，该设计采用MicroUSB接口进行供电和调试，板载一个CH340 USB转串口芯片用于烧录程序，当然如果自己有串口烧录器的话可以省去这个元器件。整个乐器一共有13个按键，可以发出13个音，发声原理是通过单片机产生不同频率的PWM波驱动扬声器发出不同频率的声音(注意我们这里使用的是扬声器不是蜂鸣器，蜂鸣器声音很差)。13个按键分别连接在13个IO口上，当程序检测到有按键按下时，根据按下按键的不同，配置PWM相关的寄存器，在扬声器引脚上产生对应的波形。没有按键按下时无波形输出。

软件设计

软件采用Keil开发，核心代码如下：

#include "stc15.h"

#define     MAIN_Fosc       24000000   //时钟频率24M

typedef     unsigned char   u8;
typedef     unsigned int    u16;
typedef     unsigned long   u32;

sbit  P_PWM = P1^4;    //PWM引脚

u16	PWM_high;   

void Pin_Init()
{
	P1 = P3 = P5 = 0xff;
	P_PWM = 0;
	P1M1 &= ~(1 << 4); 
	P1M0 |=  (1 << 4);
}


u16 cur_tune = 0; //用来记录当前频率

void PWM_SetTune(u16 tune)
{
	cur_tune = tune;
	if(tune == 0)
	{		
		TR0 = 0;            
		PT0 = 0;       
		TMOD = 00;  
		TMOD = 0; 
		INT_CLKO =  0;
		P1M0 = 0;
		P_PWM = 0;
	}
	else
	{
		EA = 0;
		PT0 = 1; 
		P1M0 |=  (1 << 4);
		
		TR0 = 0;            
	    PT0 = 1;       
	    TMOD &= ~0x03;  
	    TMOD &= ~0x04; 
		INT_CLKO |=  0x01; 
		
		PWM_high =65535UL -  1000000UL/tune;
		TH0 = (u8)(PWM_high >> 8); 
		TL0 = (u8)PWM_high;
		TR0 = 1;
	}
}

char last_value[13]= {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1}; //记录13个按键上次的按键值
char now_value[13] = {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1}; //记录13个按键当前的按键值

//每个按键对应的频率，采用的是五声音接
u16 tune[13] = {262, 294, 330,392,440,523, 587, 660,784,880, 1046,1174,1318};

void main()
{
	int i = 0;
	Pin_Init();
	PWM_SetTune(0);

	while (1)
	{
		now_value[0] = P10;
		now_value[1] = P37;
		now_value[2] = P11;
		now_value[3] = P36;
		now_value[4] = P12;
		now_value[5] = P33;
		now_value[6] = P13;
		now_value[7] = P32;
		now_value[8] = P15;
		now_value[9] = P31;
		now_value[10] = P54;
		now_value[11] = P30;
		now_value[12] = P55;
		
		for(i=0; i<13; i++)
		{
			if(last_value[i] != now_value[i]) //
			{
				if(now_value[i] == 0)
				{
					PWM_SetTune(tune[i]);
				}
				else if (cur_tune == tune[i])
				{
					PWM_SetTune(0);
				}
				last_value[i] = now_value[i];
			}
		}
		
		if( (last_value[0] == 1) && 
			(last_value[1] == 1) &&
			(last_value[2] == 1) &&
			(last_value[3] == 1) &&
			(last_value[4] == 1) &&
			(last_value[5] == 1) &&
			(last_value[6] == 1) &&
			(last_value[7] == 1) &&
			(last_value[8] == 1) &&
			(last_value[9] == 1) &&
			(last_value[10] == 1) &&
			(last_value[11] == 1) &&
			(last_value[12] == 1))
		{
			PWM_SetTune(0);
		}
	}
}

使用Keil创建一个空白的51工程，将上述代码复制到main.c，编译下载就可以了。

这个作品我也曾将其用在课堂上，作为学生的电子实训项目，下图是之前在课堂上制作的电路板，与本文中的描述有些许差异，各位读者如要制作请以本文资料为准。

旧版本卡琳巴琴

制作过程及视频演示如下：https://www.bilibili.com/video/BV135411w73B?p=3

备注：视频里面演示的是旧版本，后面做了些许修正，设计资料以本文章为准。

附元器件列表：