音乐发生器的设计与实现.docx

实验课程名称：监测控制系统应用实验五实验项目名称：音乐发生器的设计与实现实验成绩：实验者：专业班级：电信130班同组者：111实验日期：周四3~4节课一．实验内容掌握单片机片内定时器应用设计技巧，会确定定时器的时间常数，能够进行定时器的初始化编程。掌握利用微处理器设计音乐发生器的方法二．探究内容1.利用定时器产生特定的频率信号，设计一个音乐发生器，可以循环播放音乐，候选乐曲3首。2.用按键选择播放哪一首音乐。有音乐播放的启停键。3.用8个LED灯随节拍闪烁（选做）4．扩展内容（选做），用7个按键分别产生音阶1、2、3、4、5、6、7，按一下键，即产生一个节拍的相应音符，也就是设计电子琴。实验设计：1.设计要求具体任务：（1）设计一个音乐发生器，候选音乐有三种，K1可启动停止音乐，K2用于选择音乐段；（2）用proteous仿真电路，保证设计的正确性；基于开发板完成实物制作。2. 探究内容：（1）如何利用音阶计算定时器的时间常数？（2）音乐声音的洪亮稳定如何保证？（3）节拍如何实现？实验设计：1.设计音乐发生器的基本任务的基本任务：（1）研究产生音阶1、2、3、4、5、6、7的方法，计算7个音阶对应的时间常数（2）设计产生单首乐曲循环的软件，调试后下载到开发板设计产生3首乐曲的音乐发生器，用按键选择循环的单曲，调试后下载到开发板，运行。2.相关知识介绍2.3 音阶对应频率计数初值的计算单片机的振荡频率为fosc＝12MHz ，通过定时器T0溢出后对P3.0口取反产生方波，故定时器溢出时间为1/2f 。由：，则定时初值为：以音阶“1”为例：f＝523 Hz，则T＝1/f定时初值：用同一方法可求出其它音阶所对应的频率定时初值，将其制表放在程序中，通过查表向定时器T0装入所要求的定时初值，即可产生某一音阶所对应的频率的方波信号。C调的音阶及其频率、在单片机中的定时初值对应如下：四．原理图1.音乐播放器原理图因为开发板上面的蜂鸣器为无源蜂鸣器，所以设计时要适应开发板的情况进行设计。K1、K2按键用来进行上一曲和下一曲的选择，K3为暂停/开始按键，P2.0接蜂鸣器，P1口接LED灯，用LED灯显示节拍。2.电子琴原理图上面七个键按下分别发出哆嘞咪发嗦啦嘻的音，第八个按键选择音调的高低。最下面的按键用来控制使用和暂停。五．实验结果音乐播放器仿真和实物都能正常的播放音乐，并且能够实现上一曲、下一曲的选择，并且有暂停和播放的功能，电子琴也能够正常发音，可以演奏音乐。六、结果分析及总结（1）如何利用音阶计算定时器的时间常数？单片机的振荡频率为fosc＝12MHz ，通过定时器T0溢出后对P3.0口取反产生方波，故定时器溢出时间为1/2f 。由：，则定时初值为：以音阶“1”为例：f＝523 Hz，则T＝1/f定时初值：用同一方法可求出其它音阶所对应的频率定时初值，将其制表放在程序中，通过查表向定时器T0装入所要求的定时初值，即可产生某一音阶所对应的频率的方波信号。（2）节拍如何实现？取乐曲节拍的长度为0.4s ，即1拍＝0.4s ，由定时器T1控制延时。设置定时器T1的定时中断T＝50ms ，采用定时方式1。由：，则定时初值X＝3C0BH因此1拍＝0.4s＝8*50ms，即通过定时器T1的定时中断8次，产生8*50ms的定时，就可以满足1节拍的定时要求。以此类推，通过定时中断N次，可产生N*50ms的定时以满足1/4拍、1/2拍、1拍、2拍等不同节拍的定时要求。由此可知，节拍值只能是整数值。（3）音乐声音的洪亮稳定如何保证？这里的“源”不是指电源。而是指震荡源。 也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫。而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K~5K的方波去驱动它。 此次设计初，由于没意识到蜂鸣器驱动分为有源驱动和无源驱动，在使用网上的乐谱和相应的函数设计音乐播放器时，不能正确产生音乐，后来查资料才发现有无源和有源之分，有源和无源蜂鸣器的发声原理不同，故其乐谱会有所不同。 乐谱可以放在一个乐谱表中，通过查表来实现音乐的播放，要想循环播放一首歌，可以加一句查询语句，因为一条语句的执行时间非常短，对乐曲的演奏没有影响，在判断乐曲播放完后，继续回到乐曲开始，便可实现循环播放。附录：音乐播放器程序#includereg52.h /*------------------------------------------------硬件端口定义------------------------------------------------*/sbit SPK=P2^0; //定义音乐输出端口sbit key1=P3^2; //定义按键用于暂停sbit key2=P3^3; //定义按键用于切换unsig