单片机的自动音乐播放器的设计4.docVIP

基于单片机的自动音乐播放器的设计2．1音乐编程原理及其流程图 2.1.1 声音的产生 声音是音频振动的结果，振动的频率高则为高音，频率低则为低音。音频范围为20HZ-200KHZ之间，而人类耳朵比较容易辨识的声音大概是200HZ-20KHZ。一般音响电路是以正弦波信号驱动喇叭，产生悦耳的音乐的；在数字电路里，则是以脉冲信号驱动喇叭以产生声音。同样的频率，脉冲信号或正弦信号产生的音效，对于人类的耳朵来说很难有所区别。 若用单片机产生声音，可利用程序产生频率，送到输入/输出端口，例如P1.0，再从该点连接到喇叭的驱动电路，即可驱动喇叭。 2.1.2 音频转换原理 若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期，再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相。就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。 利用单片机的内部定时器使其工作计数器模式（MODEL1）下，改变其计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶。例如，频率为523HZ，其周期T=1/523=1912us，因此只要令计时器计时956 us/1 us=956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523HZ）。计数脉冲值与频率的关系式是： N = F1/2/F2 （式3-2-1） 式3-2-1中，N是计数值；F1是机器频率（晶体振荡器为12MHZ时，其频率为1MHZ）；F2为想要产生的声音频率。 其计数初值T的求法如下： T = 65536 –N = 65536 - F1/2/F2 （式3-2-2） 本次设计采用16位定时方式，晶体振荡器频率为6MHZ，根据式3-2-1和式3-2-2可以计算出各音乐频率的计数器初值，再将十进制的计数器初值转换为四位16进制，将其制表写入程序中，通过查表装入要求的初值即可。音阶与频率的对应关系如表3-1所示。 表2-1 音符 DO RE ME FA SO LA SI 低音简谱码 1 2 3 4 5 6 7 频率/Hz 523 587 659 698 784 880 987 高音简谱码 1 2 3 4 5 6 7 频率/Hz 1046 1174 1318 1396 1567 1760 1975 2.1.3 节拍的产生 音阶的频率是固定的，而节拍有快有慢，拍子越短节奏越快，拍子越长节奏越慢。控制发音的时间有两种方法：调用延时子程序或采用定时器中断。本次设计采用的是定时器终端方式。 首先在整首乐曲中找出最短的拍子，一般为1/4拍，拍子的时间约为0.125s。然后以1/4拍为基准，然后设定每0.125s产生一次中断，其定时器值为125000，定时常数为08F3H。若采用模式2，定时器值太小，不是很好用。所以采用模式1，将定时器值设为62500，即0CDCH，则只需要执行2次定时器中断就可以产生1/4拍的时间长度。同样，若要产生其它的拍子（如1/2拍，3/4拍……）,只需要定时器中断N次，产生N*0.125s定时，使其满足各个节拍的时间长度即可。 设计的程序按如下方法编写： （1）将音符代码装入8位字节高4位，节拍代码装入低4位，组成一个字节，以此类推。将整段乐曲转换成一定长度的编码表。具体编程方法如下： 1.首先，定义toneh[]和tonel[]两个数组，将各个音乐频率的定时器初值的16进制数的高8位装入toneh[]，低8位装入tonel[]。 2.利用单片机的定时器中断，将toneh[]和tonel[]的数据分别装入TH0和TL0，并且，收到信号P1.0就反相。 void timer0(void) interrupt 1 using 1 { P1_0=!P1_0; TH0=toneh[rti]; TL0=tonel[rti]; } 3.利用定时器1控制音乐节拍的时间长度，将上文所述的定时器初值装入定时器1。 void timer1(void) interrupt 3 using 2 { TH1=0x0c; TL1=0xdc; m++; } （2）在程序执行时顺序查此表，取出音符代码，查频率表，置入T/C口，取出节拍代码，供定时器使用，启动后即可发出声音。 2.1.4 音频转换流程图 设计的软件流程如图2-2所示。程序开始运行时先对单片机进行初始化，其中包括定时器及其工作方式的选择、外部中断设定、定时器初值的设定。利用单片机，通过软件的方式产生所需要的音乐频率，并将收到的信号与音频编码表进行对比。若信号在编码表中，则将该频率的定时器初值写入定时器中，并读取频率的音阶，再从单片机的P1.0口输出，经过音频放大器驱动喇叭发出声音，利用驱动喇叭演示程序即可控制音乐的节拍。若信号不在编码