单片机控制蜂鸣器唱歌原理.doc

一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率，也就是说不能象电子琴那样能奏出多种音色的声音。因此单片机奏乐只需弄清楚两个概念即可，也就是“音调”和“节拍”。音调表示一个音符唱多高的频率，节拍表示一个音符唱多长的时间。 1）音调的确定 音调就是我们常说的音高。它是由频率来确定的！我们可以查出各个音符所对应的相 应的频率，那么现在就需要我们来用51来发出相应频率的声音！ 我们常采用的方法就是通过单片机的定时器定时中断，将单片机上对应蜂鸣器的 I/O口来回取反，或者说来回清零，置位，从而让蜂鸣器发出声音，为了让单片机发出不同频率的声音，我们只需将定时器予置不同的定时值就可实现。那么怎样确定一个频率所对应的定时器的定时值呢？ 以标准音高A 为例： A 的频率f = 440 Hz, 其对应的周期为：T = 1/ f = 1/440 =2272μs 那么，单片机上对应蜂鸣器的I/O 口来回取反的时间应为： t = T/2 = 2272/2 = 1136 μs ，也就是清零、置位在一个周期内完成. 这个时间t 也就是单片机上定时器应有的中断触发时间。一般情况下，单片机奏乐时，其定时器为工作方式1，它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲。设振荡器频率为f0 ，则定时器的予置初值由下式来确定： t = 12 * （TALL – THL）/ f0 式中TALL = 216= 65536,T HL为定时器待确定的计数初值。因此定时器的高低计数器的初值为： TH =THL/ 256 = ( TALL – t* f0/12) / 256 TL = THL % 256 = ( TALL – t* f0/12) %256 将t=1136 μs 代入上面两式（注意：计算时应将时间和频率的单位换算一致）即可求出标准音高A 在单片机晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1 下的时器高低计数器的予置初值为 ： TH440Hz = (65536 – 1136 * 12/12) /256 = FBH TL440Hz = (65536 – 1136 * 12/12)%256 = 90H 就这样，我们通过延时，发出了我们所需要的频率 以单片机12MHZ晶振为例，例出高中低音符与单片机计数T0相关的计数值如下表所示 2）节拍的确定 在一张乐谱中，我们经常会看到这样的表达式，如1=C (4/4) 、1=G(3/4) …… 等等，这里1=C (4/4),1=G(3/4) 表示乐谱的曲调，和我们前面所谈的音调有很大的关联，4/4、3/4 就是用来表示节拍的。以3/4 为例加以说明，它表示乐谱中以四分音符为节拍，每一小结有三拍。 其中1 、2 为一拍，3、4、5为一拍，6为一拍共三拍。1 、2的时长为四分音符的一半，即为八分音符长，3、4的时长为八分音符的一半，即为十六分音符长，5的时长为四分音符的一半，即为八分音符长，6的时长为四分音符长。 一般说来，如果乐曲没有特殊说明，一拍的时长大约为400—500ms 。