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简易电子琴应用系统的硬件设计重点是合理划分51单片机的I/O引脚，用于驱动不同的外围器件。
简易电子琴的硬件模块划分如图3.3所示。它由51单片机、演奏按键播放按键、演奏指示灯和发声部件构成，其各个部分详细说明如下。
（1）51单片机：简易电子琴系统的核心控制器。
（2）播放按键：当被用户按下后，播放单片机内置的音乐。
（3）演奏按键：当被用户按下后，发出对应的音符。
（4）发声器件：能够根据51单片机的驱动，发出对应的声音。
（5）演奏指示灯：用于指示当前的按键状态。
图3.3 简易电子琴的硬件模块
简易电子琴的硬件系统电路如图3.4所示，图中51单片机使用P1引脚扩展了8个独立按键，分别对应音调“1”～“#7”；使用P3.7引脚通过三极管驱动了一个蜂鸣器；8个发光二极管使用灌电流的方式通过一个8位双排阻连接到51单片机的P2引脚，用于指示当前的演奏按键工作状态；此外还使用P0.0引脚扩展了一个按键，用于播放预先设置好的音乐。
图3.4 简易电子琴的硬件系统电路
简易电子琴电路中涉及的典型器件说明参见表3.2。
表3.2 简易电子琴电路中涉及的典型器件说明
续表
独立按键在简易电子琴系统中用作演奏按键和播放按键，它是51单片机中最常用的输入器件之一，基本工作原理是被按下时按键接通两个点，放开时则断开这两个点。按照结构可以把按键分为两类：触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；无触点开关按键，如电气式按键、磁感应按键等。
51单片机应用系统中典型的独立按键应用电路如图3.5所示，图中按键的一端连接到电源地，而另外一端通过一个电阻连接到电源正电压端，同时还连接到单片机的I/O引脚上。当按键没有被按下时，单片机的I/O引脚通过电阻连接到VCC上，I/O引脚上被加上了一个高电平；当按键被按下时，单片机的I/O引脚直接连接到电源地，被加上低电平。
图3.5 独立按键的典型应用电路
注意： 图中P1.7引脚上没有加上拉电阻，是因为51单片机的P1引脚内置一个上拉电阻，而P2.7引脚内部不带上拉电阻的必须外加电阻，且该电阻不能太小，以防止电流过大烧毁单片机I/O引脚，通常以10kΩ左右为宜。
简易电子琴使用了蜂鸣器作为发声器件，按照工作原理，蜂鸣器分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器，前者又被称为有源蜂鸣器，后者被称为无源蜂鸣器。
注意： 有源蜂鸣器和无源蜂鸣器中的“源”不是指的电源，而是指振荡源，其最大区别是前者只需要在蜂鸣器两端加上固定的电压差，则可激励蜂鸣器发声，而后者必须加上相应频率振荡信号才能发声。
压电式蜂鸣器（有源蜂鸣器）主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后，多谐振荡器起振，输出1.5～2.5kHz的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成，在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
电磁式蜂鸣器（无源蜂鸣器）由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。在接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场；振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
通常来说，蜂鸣器需要的驱动电流比较大，所以一般需要使用对应的功率元件，如三极管来对其进行驱动。