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1.1. 实验目的
本实例将让我们了解使用51单片机来实现简易电子琴的设计，本例中使用蜂鸣器来模拟发出乐音，通过按下不同的按键，发出“do、re、mi、fa、so、la、ti、do”的音符，并且还可以通过播放键播放一小段音乐。
1.2. 设计思路
本实例涉及到以下内容：
1、发声器件的选择--蜂鸣器，如何使用51单片机控制蜂鸣器发出我们想要的各种声音；
2、如何编写基本音符的编程代码；
3、如何控制不同的按键发出不同的音符声音。
4、单片机端口如何驱动大电流器件。
1.3. 基础知识
1.3.1. 蜂鸣器的基础知识
本实例中我们使用蜂鸣器作为发出各种声音的器件。下面就来了解一下蜂鸣器的相关知识。
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
根据工作原理，蜂鸣器分为有源蜂鸣器（又称为压电式蜂鸣器）和无源蜂鸣器（又称电磁式蜂鸣器）两种。图1所示为有源蜂鸣器。图2所示为无源蜂鸣器。
图1 无源蜂鸣器
图2 有源蜂鸣器
有源或者无源蜂鸣器中的“源”不是指的电源，而是指振荡源。有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的最大区别是有源蜂鸣器只需要在蜂鸣器的两端加上固定的电压差，它就可以发声了，而无源蜂鸣器必须在其两端加上一定频率的振荡信号，它才能够发声。
1．有源蜂鸣器（压电式蜂鸣器）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（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1500~2500HZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
2．电磁式蜂鸣器（无源蜂鸣器）主要由由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。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。
一般情况下，蜂鸣器发声时需要比较大的电流（一般要大于10mA），而单片机端口的驱动能力是有限的（一般小于10mA），所以需要设计专门的驱动电路来驱动蜂鸣器。本例中使用三极管来驱动蜂鸣器。
图3是典型的蜂鸣器驱动电路。其工作原理是，当单片机的P3.7口输出高电平时，三极管导通，电流从VCC经过三极管驱动蜂鸣器，从而使蜂鸣器发声，当单片机的P3.7口输出低电平时，三极管截止，蜂鸣器不能发声，这样实际上单片机的端口只是起到了控制三极管的导通或截止的作用。
图3 蜂鸣器驱动电路
1.3.2. 51单片机控制蜂鸣器发出乐音
首先我们都知道，乐音是有规律的声音，而本例中简易电子琴所要播放的声音就是乐音。
简易电子琴所使用的乐音范围通常从每秒振动16次（最低音）到振动4186次（最高音），这个范围可以划分成97个等级。
我们都知道“do、re、mi、fa、so、la、ti、do”的音符，对应简谱中的“1，2，3，4，5，6，7”。对应乐音的持续时间使用节拍数来表示。对于一段音乐来说，它是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应不同的频率，所以简易电子琴可以使用发声系统进行不同频率的发声，并且加上以节拍数对应的延时，从而产生音乐。
由于乐音是由不同的频率构成的，所以可以使用51单片机的定时器来产生不同的脉冲，用这些脉冲来驱动蜂鸣器，进而得到对应的音符。
我们假设51单片机的工作时钟为12MHz，使用定时器的工作方式1来实现定时操作，其初始化值和音符的对应关系如图4所示。
图4 音符和定时器的初值的关系
另外，一段音乐除了和音符有关系外，和节拍也有关系。也就是51单片机驱动蜂鸣器发出乐音的长度，可以使用延时来实现。图5所示是各个节拍对应的延时长度。
图5 各个节拍对应的延时长度
1.4. 电路设计
本实例的电路所用器件较多，所以需要合理划分51单片机的I/O端口，以使不同的端口控制、驱动不同的器件。
本实例的电路主要由51单片机、播放按键、播放指示灯、蜂鸣器等几部分组成，各部分详细说明如下。
1、51单片机：简易电子琴系统的核心控制器；
2、按键：本电路中共9个按键，其中k1~k8是音符按键，分别对应音调“1”~“#7”，及按下按键，会发出相应的音符声音。而K9按键是音乐播放按键，按下K9，会播放一段音乐；
3、发声器件：本例中的发声器件是蜂鸣器，蜂鸣器的驱动采用三极管驱动；
4、指示灯：本例中共8个LED指示灯，采用“灌电流”的驱动方式，为保护单片机端口，采用了一个排阻。
本实例的电路如图6所示。
图6 简易电子琴电路
细心的大家可能会发现，按键K1~K8与单片机端口的连接电路与按键K9与单片机的连接电路不一样，这是因为51单片机P1管脚内部接有上拉电阻，而P2端口内部是漏极开路，所以必须外接上拉电阻，外接电阻的阻值一般选择3~10K欧姆，如果电阻太小，则电流就可能过大，从而会烧毁单片机的P2管脚。
1.5. 程序设计
本实例的程序代码如下。程序中使用了数组这样一个51单片机C语言中的重要数据类型，并且使用了一维数组和两维数组，其中二维数组freq[][2]用来存放不同音符对应的定时器的初始化值，一位数组MUSIC[]存放了一段音乐对应的音符数据。主循环中通过对不同按键的状态判断进行不同的处理。
#include<AT89X52.h>#define KeyPort P1unsigned char High,Low; //定时器预装值的高8位和低8位sbit SPK=P3^7; //定义蜂鸣器接口sbit playSongKey=P0^0; //音乐播放按键//不同音符对应的定时器的初始化值unsigned char code freq[][2]={ 0xD8,0xF7,//00440HZ 1 0xBD,0xF8,//00494HZ 2 0x87,0xF9,//00554HZ 3 0xE4,0xF9,//00587HZ 4 0x90,0xFA,//00659HZ 5 0x29,0xFB,//00740HZ 6 0xB1,0xFB,//00831HZ 7 0xEF,0xFB,//00880HZ `1};unsigned char Time; //“世上只有妈妈好“数据表unsigned char code YINFU[9][1]={{' '},{'1'},{'2'},{'3'},{'4'},{'5'},{'6'},{'7'},{'8'}}; //音阶频率表高8位unsigned char code MUSIC[]={ 6,2,3, 5,2,1, 3,2,2, 5,2,2, 1,3,2, 6,2,1, 5,2,1, 6,2,4, 3,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 5,2,2, 3,2,2, 1,2,1, 6,1,1, 5,2,1, 3,2,1, 2,2,4, 2,2,3, 3,2,1, 5,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 3,2,2, 2,2,2, 1,2,4, 5,2,3, 3,2,1, 2,2,1, 1,2,1, 6,1,1, 1,2,1, 5,1,6, 0,0,0 };////音阶频率表高低位unsigned char code FREQH[]={ 0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8, 0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC, //1,2,3,4,5,6,7,8,i 0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE, 0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF, } // Òô½×ƵÂÊ±í µÍ°Ëλunsigned char code FREQL[]={ 0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6, 0x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,0x8F, //1,2,3,4,5,6,7,8,i 0xEE,0x44, 0x6B,0xB4,0xF4,0x2D, 0x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16, };void Init_Timer0(void);//¶¨Ê±Æ÷³õʼ»¯//ÑÓʱº¯Êý´óÔ¼Ô¼2*z+5usvoid delay2xus(unsigned char z){ while(z--);}// ÑÓʱº¯Êý´óÔ¼Ô¼1msvoid delayms(unsigned char x){ while(x--) { delay2xus(245); delay2xus(245); }}void delayTips(unsigned char t){ unsigned char i; for(i=0;i<t;i++) { delayms(250); } TR0=0; }//²¥·ÅÒôÀֵĺ¯Êývoid PlaySong(){ TH0=High;//¸³Öµ¶¨Ê±Æ÷ʱ¼ä£¬¾ö¶¨ÆµÂÊ TL0=Low; TR0=1; //´ò¿ª¶¨Ê±Æ÷ delayTips(Time); //ÑÓʱËùÐèÒªµÄ½ÚÅÄ }//¶¨Ê±Æ÷T0³õʼ»¯×Ó³ÌÐòvoid Init_Timer0(void){ TMOD |= 0x01; //ʹÓÃģʽ1£¬16λ¶¨Ê±Æ÷£¬Ê¹ÓÃ"|"·ûºÅ¿ÉÒÔÔÚʹÓöà¸ö¶¨Ê±Æ÷ʱ²»ÊÜÓ°Ïì EA=1; //×ÜÖжϴò¿ª ET0=1; //¶¨Ê±Æ÷Öжϴò¿ª}//¶¨Ê±Æ÷T0ÖжÏ×Ó³ÌÐòvoid Timer0_isr(void) interrupt 1 { TH0=High; TL0=Low; SPK=!SPK;}//Ö÷º¯Êýint main (void){ unsigned char num,k,i; Init_Timer0(); //³õʼ»¯¶¨Ê±Æ÷0£¬Ö÷ÒªÓÃÓÚÊýÂë¹Ü¶¯Ì¬É¨Ãè SPK=0;//ÔÚδ°´¼üʱ£¬À®°ÈµÍµçƽ£¬·ÀÖ¹³¤ÆڸߵçƽËð»µÀ®°È while (1) { switch(KeyPort) //¶Ô°´¼ü½øÐд¦Àí{ case 0xfe:num= 1;break; case 0xfd:num= 2;break; case 0xfb:num= 3;break; case 0xf7:num= 4;break; case 0xef:num= 5;break; case 0xdf:num= 6;break; case 0xbf:num= 7;break; case 0x7f:num= 8;break; //·Ö±ð¶ÔÓ¦²»ÓõÄÒôµ÷ default:num= 0;break;} P2 = KeyPort; if(num==0) { TR0=0; SPK=0; //ÔÚδ°´¼üʱ£¬À®°ÈµÍµçƽ£¬·ÀÖ¹³¤ÆڸߵçƽËð»µÀ®°È } else { High=freq[num-1][1]; Low =freq[num-1][0]; TR0=1; } if(playSongKey==0) //Èç¹û²¥·ÅÒôÀÖ°´¼ü±»°´Ï { delayms(10); if(playSongKey==0) { i=0; while(i<100) { k=MUSIC[i]+7*MUSIC[i+1]-1;//È¥Òô·ûÕñµ´ÆµÂÊËùÐèÊý¾Ý High=FREQH[k]; Low=FREQL[k]; Time=MUSIC[i+2]; //½ÚÅÄʱ³¤ i=i+3;if(P1!=0xff)//³¤°´ÈÎÒâ8Òô¼üÍ˳ö²¥·Å{ delayms(10); if(P1!=0xff) i=101;} PlaySong(); } TR0=0; } } }}
1.6. 实例仿真
将程序编译后生成的HEX文件，载入到proteus环境下51单片机中，然后开始仿真，仿真结果如下所示。
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1.7. 总结
本例中，我们有如下收获：
1、从实际应用中了解了51单片机P0口和P2口不同的内部结构，以及实际电路中的差别；
2、还了解了51单片机如何用管脚驱动大功率器件的方法和电路；
3、如何使用定时器让蜂鸣器发出不一样的声音。
2、幼儿园体育活动教案
幼儿园体育活动教案
总目标：
1、通过探险寻宝游戏，掌握各种活动器械的不同玩法，发展动作技能。
2、增强规则意识：根据指示箭头有序活动，不随便插队。
3、敢于挑战困难，勇敢坚强。
4、感受运动的快乐，愉悦身心。
5、增强合作精神，提高竞争意识。
6、培养幼儿健康活泼的性格。
平衡区——过鳄鱼桥
活动目标：
1、在梯子、轮胎、摇板等组合器械上行走，提高平衡能力。
2、克服困难，勇敢前进。
场地准备：
1、材料：轮胎、梯子、摇板；鳄鱼玩具若干
2、场地
游戏提示：
1、用梯子和轮胎搭建惊险的鳄鱼桥，在梯子下放置小型鳄鱼玩具，增加游戏的情境性。
2、梯子应有长有短，便于能力不同的幼儿选择相应的路线。
3、适时增加摇板的间隔距离，逐步提高要求。
课后反思：
幼儿对体育游戏很感兴趣，积极性很高，活动中教师与幼儿的交流自然轻松。听到老师说要让大家一起去“寻宝”，孩子们表现出了异常的兴奋和创意，这时，师生互动和生生互动的频率也大幅度的提高了。
活动一开始，以“寻宝”引发幼儿学习的兴趣，激发幼儿游戏欲望。以“探险”激趣，练习攀爬、走平衡木、钻拱门的动作技能，增强各动作的协调能力，进一步体验游戏的乐趣，幼儿的主动性、积极性、创造性就得到了充分发挥。游戏情景化的创设，使幼儿主动、积极地参与活动，避免练习的枯燥、单一。
幼儿园体育活动教案
总目标：
1、通过探险寻宝游戏，掌握各种活动器械的不同玩法，发展动作技能。
2、增强规则意识：根据指示箭头有序活动，不随便插队。
3、敢于挑战困难，勇敢坚强。
4、感受运动的快乐，愉悦身心。
5、增强合作精神，提高竞争意识。
6、培养幼儿健康活泼的性格。
平衡区——过鳄鱼桥
活动目标：
1、在梯子、轮胎、摇板等组合器械上行走，提高平衡能力。
2、克服困难，勇敢前进。
场地准备：
1、材料：轮胎、梯子、摇板；鳄鱼玩具若干
2、场地
游戏提示：
1、用梯子和轮胎搭建惊险的鳄鱼桥，在梯子下放置小型鳄鱼玩具，增加游戏的情境性。
2、梯子应有长有短，便于能力不同的幼儿选择相应的路线。
3、适时增加摇板的间隔距离，逐步提高要求。
课后反思：
幼儿对体育游戏很感兴趣，积极性很高，活动中教师与幼儿的交流自然轻松。听到老师说要让大家一起去“寻宝”，孩子们表现出了异常的兴奋和创意，这时，师生互动和生生互动的频率也大幅度的提高了。
活动一开始，以“寻宝”引发幼儿学习的兴趣，激发幼儿游戏欲望。以“探险”激趣，练习攀爬、走平衡木、钻拱门的动作技能，增强各动作的协调能力，进一步体验游戏的乐趣，幼儿的主动性、积极性、创造性就得到了充分发挥。游戏情景化的创设，使幼儿主动、积极地参与活动，避免练习的枯燥、单一。
幼儿园体育活动教案
【教材分析】
小班幼儿喜欢玩球，但在拍、滚、踢、抛的活动中，往往表现为动作准确性差、力量小、控球能力差。双手向上抛球可以促进3-4岁幼儿动作协调性、灵敏性的发展，在抛球的过程中，灵活躲闪能增强幼儿发展方位直觉与距离直觉。本活动通过滚、追、踢、拍等方式“玩球”和学习“抛球”的动作，帮助幼儿熟悉球性，提高玩球能力，体验玩球乐趣，培养对球类运动的兴趣。
【活动目标】
1.会用双手向上抛球，能躲避落下来的球。
2.能用滚、追、踢、拍的形式玩球，
3.体验玩球的快乐。
【活动准备】
软皮球每名幼儿一个；直径1米左右的大龙球5个；在离地两米左右的高度横向、竖向拉上彩色皮筋或绳子，上面悬挂星星。球门、硬纸棒。
【活动建议】
一、出示皮球，引起幼儿兴趣
教师边念儿歌边演示：大皮球真好玩，拍一拍，它就跳；滚一滚，到处跑；踢一踢，就前进。
二、鼓励幼儿探索玩球的方法，体验玩球的乐趣
幼儿自由选择喜欢的玩球形式。如：配合足球门进行踢球，配合硬纸棒赶球，推大龙球绕障碍走，双人合作花样滚球等三、游戏《火箭飞上天》，学习向上抛球
1.引导幼儿观察“星星”的位置，鼓励幼儿想办法让球飞上天和星星一样高。
2.幼儿第一次尝试抛球。提醒幼儿注意躲避落下来的球。
3.教师示范双手向上抛球的方法。要领：双手托球，双臂弯曲，用力向上抛出。
4.幼儿第二次尝试抛球。教师指导幼儿正确抛球的方法。说说自己的火箭有没有碰到星星，碰到几颗星星。表扬顺利躲避落下的球的幼儿。
5.教师第二次示范双手用力向上抛球。鼓励幼儿让火箭超越星星，飞到外太空。
6.放松活动：
（1）幼儿坐在地上，双腿伸直，用球轻轻按摩腿。
（2）奖励参与活动的幼儿每人一枚小星星。
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