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自动化装置设计第4章 北方工业大学 自动化系 李宇成 教授 LYC@NCUT.EDU.CN 2006.9 第4章 电子音乐的制作 4.1 电子音乐的生成原理： 音乐的旋律是由几百—几KHz的音频波形合成的。例如二胡，由于钢丝带动蛇皮振动而发声，小提琴也是由钢丝带动音响盒振动发声。计算机的发声原理是按特定旋律，定时产生周期的方波来生成的。 (超声波20K) 音乐的基本构成：音符、节拍 （1）乐谱中不同的音符由不同频率的正弦波产生 （2）音的节拍由延时子程序实现 要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器进行半周期计时，每当半周期计时到，就将输出脉冲的I/O口反相，如此重复，就可在I/O口上得到对应频率的脉冲。再通过硬件电路对脉冲滤波，得到近似的正弦波信号，送给小喇叭发出音乐声。 4.2 音频脉冲与计数初值的关系 利用8051的内部定时器让其工作在方式1下，改变定时器的计数初值TH0及TL0，就可以产生不同频率的音频脉冲。计数脉冲与频率的关系如下推导如下，设： Fr：要产生的音乐频率；则音频周期： T=1/Fr , 音频半周期：T/2=1/(2Fr) Fi：定时器计数频率； 12M晶振时，内部计时1次需时1μs，故其频率为Fi ＝1MHz；6M晶振时，内部计时一次需时2μs，频率则为Fi ＝0.5MHz。 N： 半周期内计数器的计数次数； 则 N = (1/(2Fr))÷(1/Fi) = Fi/(2Fr ) 计数器是递增的，计满溢出，所以计数初值计算公式如下： T＝65536－N＝65536－Fi/(2Fr) ＝65536－500000/Fr （12M晶振） T＝65536－N＝65536－ Fi /(2Fr) ＝65536－ 250000 /Fr （6M晶振） 例： （在12M晶振下） 低音DO（261HZ），中音DO(523HZ)，高音DO(104HZ)的计数初值分别为： 低音DO的T＝65536－500000/262＝63627 中音DO的T＝65536－500000/523＝64580 高音DO的T＝65536－500000/1047＝65059 半音 2个音符之间的频率差是确定的，但3与4之间只差半音阶，所以频率差较少。在下面的音符表中，打有＃号的音符是半音阶，就象钢琴键上的黑色音键，它们与相邻的白色音键之间相差半音阶。 4.3 音符的节拍与节拍码 音符持续的时间用节拍表示，如果节拍的最小单位定为1/4拍（或1/8拍），而1/4（或1/8）拍的延时设定为DELAY时间，那么，其余的节拍时间就是它的倍数，把这个倍数叫做节拍码。 4.4 乐谱（简谱识谱） 乐谱首处的C3/4表示：C调，每小节中3拍。 简谱阅读：每个单音符1拍；拖音符一拍；2音符下仅有单下划线，各半拍；前面有1点的双下划线者1/4拍，对应的后有1点的单下划线单音符3/4拍；前面有1点的单下划线者1/2拍，对应后有1点的无下划线的单音符1.5拍； 4.5 乐谱描述 （1）先把乐谱的音符由低到高找出，然后按顺序建立T值表，编制简谱码。再按照T值表建立数据表TABLE1； 12M晶振时的T值表： DW 64260,64400,64254,64580 DW 64684,64777,64820,64898 DW 64968,65030,65058,65110 DW 65157,65178,65217 6M晶振下计数慢，所以计数值减小： DW 64898,64968,65030,65058 DW 65110,65157,65178,65217 DW 6252,65283,65297,65323 DW 65347,65357,65377 （2）编制节拍码，如表3.6所示。设定1/4拍的延时时间（167ms），由延时子程序完成: DELAY：MOV R7，#02 DEL2： MOV R4，#167 DEL3： MOV R3，#248 DJNZ R3，$ DJNZ R4，DEL3 DJNZ R7，DEL2 RET 用数字来记录节拍的长度，例如 1代表1/4拍，4代表1拍 6代表1.5拍，半字节最大数 0FH代表3.75拍 (3) 乐谱描述 采用单字节描述