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單片機音樂程序的設計原理解析

出處:電子發燒友 發布于:2019-05-21 14:06:52 | 170 次閱讀

  我們知道,聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲,若能利用程序來控制單處機某個口線的“高”電平或低電平,則在該口線上就能產生一定頻率的矩形波,接上喇叭就能發出一定頻率的聲音,若再利用延時程序控制“高”“低”電平的持續時間,就能改變輸出頻率,從而改變音調。
  例如,要產生200Hz的音頻信號,按圖1接入喇叭(若屬臨時實驗,也可將喇叭直接接在P1口線上),實驗程序為:
  其中子程序DEL為延時子程序,當R3為1時,延時時間約為20us,R3中存放延時常數,對200HZ音頻,其周期為1/200秒,即5ms。這樣,當P1.4的高電平或低電平的持續時間為2.5ms,即R3的時間常數取2500/20=125(7DH)時,就能發出200HZ的音調。將上述程序鍵入學習機,并不斷修改R3的常數可以感到音調的變化。
  樂曲中,每一音符對應著確定的頻率,表1給出C調時各音符頻率及其相應的時間常數。
  讀者可以根據表1所提供的常數,將其16進制代碼送入R3,反復練習體會。根據表1可以奏出音符。僅這還不夠,要準確奏出一首曲子,必須準確地控制樂曲節奏,即一音符的持續時間。
  音符的節拍我們可以用定時器T0來控制,送入不同的初值,就可以產生不同的定時時間。便如某歌曲的節奏為每分鐘94拍,即一拍為0.64秒。其它節拍與時間的對應關系見表2。
  但時,由于T0的最大定時時間只能為131毫秒,因此不可能直接用改變T0的時間初值來實現不同節拍。我們可以用T0來產生10毫秒的時間基準,然后設置一個中斷計數器,通過判別中斷計數器的值來控制節拍時間的長短。表2中也給出了各種節拍所對應的時間常數。例如對1/4拍音符,定時時間為0.16秒,相應的時間常數為16(即10H);對3拍音符,定時時間為1.92秒,相應時間長數為192(即C0H)。
  我們將每一音符的時間常數和其相應的節拍常數作為一組,按順序將樂曲中的所有常數排列成一個表,然后由查表程序依次取出,產生音符并控制節奏,就可以實現演奏效果。
  此外,結束符和體止符可以分別用代碼00H和FFH來表示,若查表結果為00H,則表示曲子終了;若查表結果為FFH,則產生相應的停頓效果。
  為了產生手彈的節奏感,在某些音符(例如兩個相同音符)音插入一個時間單位的頻率略有不同的音符。
  程序框圖如圖2所示。
  下面給出程序序請單,可直接在TD-III型學習機上演奏,對其它不同型號的學習機,只需相應地改變一下地址即可。本程序演奏的是民歌“八月桂花遍地開”,C調,節奏為94拍/分。讀者也可以自行找出一首歌,按表1和表2給定的常數,將樂曲翻譯成碼表輸入機器,而程序不變。本實驗方法簡便,即使不懂音樂的人,將一首陌生的曲子翻譯成代碼也是易事,和著機器的演奏學唱一首歌曲,其趣味無窮。
 

  硬件連接說明:
  隨便找一個仿真機或者什么單片機實驗板,只要能工作的就行,將程序輸入,運行,然后找個音箱(你計算機旁邊應當就有一對吧)撥出插頭,插頭的前端接在P1。0上,后面部分找根線接單片機的地,就應當有聲了,然后怎么改進硬件連接就是你的事了。
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