单片机发音原理.docVIP

附录：音乐模块部分 单片机发音原理：单片机演奏音乐基本是单音频率，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，但一定要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。 下面，就此两点，阐述说明： 一、音调 在音乐中所谓“音调”，其实就是我们常说的“音高”。在音乐中常把中央C上方的A音定为标准音高，其频率f=440Hz，其余与其比较。f1和f2为两个音符，当这两个音符的频率相差一倍时，也即f2=2×f1时，则称f2比f1高一个倍频程。 在音乐中1与，2与……，正好相差一个倍频程，在音乐学中称它相差一个八度音。在一个八度音内，有12个半音。以1—i八音区为例，12个半音是：1—＃1、＃1—2、2—＃2、＃2—3、3—4、4—＃4，＃4—5、5一＃5、＃5—6、6—＃6、＃6—7、7—i 。这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。如果我们只要知道了这十二个音符的音高，也就是其基本音调的频率，我们就可根据倍频程的关系得到其他音符基本音调的频率。 2.确定一个频率所对应的定时器的定时初值的方法 以标准音高A为例： 标准音高A的频率f = 440 Hz,其对应的周期为： T = 1/ f = 1/440 =2272μs 因此，需要在单片机I/O端口输出周期为T =2272μs的方波脉冲，如下图所示。 由上图可知,单片机上对应喇叭的I/O口来回取反的时间应为： t = T/2 = 2272/2 = 1136μs 此处分两种方式叙述，请比较选用，其实结果相同： Ⅰ.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，THL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=1136μs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下的定时器高低计数器的预置初值为 ： TH440Hz = (65536 – 1136 * 12/12) /256 = FBH TL440Hz = (65536 – 1136 * 12/12)%256 = 90H 根据上面的求解方法，我们就可求出其他音调相应的计数器的予置初值。 Ⅱ.假设单片机晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1 计数脉冲值与频率的关系为： N=FI ÷2÷FR 其中 N——计数值； FI——内部计时一次为1us，故其频率为1MHz； FR——要产生的频率。 其计数值的求法为： T=65536－N=65536－FI ÷2÷FR 则标准音高A（频率f = 440 Hz）的计数值为： T=65536－N=65536－FI ÷2÷FR =65536－1000000÷2÷ FR =65536－500000/440=65536－1136=64400=0FB90H 下面给出C调各音符频率值和定时器定时初值：（晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1） 表1 C调音符 频率Hz 262 277 293 311 329 349 370 392 415 440 466 494 TH/TL F88B F8F2 F95B F9B7 FA14 FA66 FAB9 FB03 FB4A FB8F FBCF FC0B C调音符 1 1# 2 2# 3 4 4# 5 5# 6 6# 7 频率Hz 523 553 586 621 658 697 739 783 830 879 931 987 TH/TL FC43 FC78 FCAB FCDB FD08 FD33 FD5B FD81 FDA5 FDC7 FDE7 FE05 C调音符 频率Hz 1045 1106 1171 1241 1316 1393 1476 1563 1658 1755 1860 1971 TH/TL FB21 FE3C FE55 FE6D FE84 FE99 FEAD FEC0 FE02 FEE3 FEF3 FF02 对于非C调的歌曲，要对各音符的频率做相应的变