单片机教程28单片机音乐程序设计

Terran

利用单片机（或单板机）奏乐大概是无线电爱好者感兴趣的问题之一。本文从单片机的基本发间实验出发，谈谈音乐程序的设计原理，并给出具体实例，以供参考。
单片机的基本发音实验
我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单处机某个口线的“高”电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变音调。
例如，要产生200HZ的音频信号，按图1接入喇叭（若属临时实验，也可将喇叭直接接在P1口线上），实验程序为：
' }& D6 M" Z6 y& _其中子程序DEL为延时子程序，当R3为1时，延时时间约为20us，R3中存放延时常数，对200HZ音频，其周期为1/200秒，即5ms。这样，当P1.4的高电平或低电平的持续时间为2.5ms，即R3的时间常数取2500/20=125(7DH)时，就能发出200HZ的音调。将上述程序键入学习机，并持续修改R3的常数能感到音调的变化。乐曲中，每一音符对应着确定的频率，表1给出C调时各音符频率及其对应的时间常数。读者能根据表1所供给的常数，将其16进制代码送入R3，反复练习体会。根据表1能奏出音符。仅这还不够，要准确奏出一首曲子，必须准确地控制乐曲节奏，即一音符的持续时间。
. @. E6 u1 P! c7 U! k$ b音符的节拍我们能用定时器T0来控制，送入不一样的初值，就能产生不一样的定时时间。便如某歌曲的节奏为每分钟94拍，即一拍为0.64秒。其它节拍与时间的对应关系见表2。
但时，由于T0的最大定时时间只能为131毫秒，因此不可能直接用改变T0的时间初值来实现不一样节拍。我们能用T0来产生10毫秒的时间基准，然后设置一个中断计数器，通过判别中断计数器的值来控制节拍时间的长短。表2中也给出了各种节拍所对应的时间常数。例如对1/4拍音符，定时时间为0.16秒，对应的时间常数为16（即10H）；对3拍音符，定时时间为1.92秒，对应时间长数为192（即C0H）。
+ o$ |0 U" A, }/ _) C; G我们将每一音符的时间常数和其对应的节拍常数作为一组，按次序将乐曲中的所有常数排列成一个表，然后由查表程序依次取出，产生音符并控制节奏，就能实现演奏效果。此外，结束符和体止符能分别用代码00H和FFH来表示，若查表结果为00H，则表示曲子终了；若查表结果为FFH，则产生对应的停顿效果。为了产生手弹的节奏感，在某些音符（例如两个相同音符）音插入一个时间单位的频率略有不一样的音符。
1 A$ I5 I% v" l! U! x6 g9 L下面给出程序序清单，可直接在TD-III型学习机上演奏，对其它不一样型号的学习机，只需对应地改变一下地址即可。本程序演奏的是民歌“八月桂花遍地开”，C调，节奏为94拍/分。读者也能自行找出一首歌，按表1和表2给定的常数，将乐曲翻译成码表输入机器，而程序不变。本实验办法简便，即使不懂音乐的人，将一首陌生的曲子翻译成代码也是易事，和着机器的演奏学唱一首歌曲，其趣味无穷。
9 E2 z2 C* j6 w" p# I. n( `3 v) v程序清单（略，请参看源程序的说明）。
% }5 K& Z7 e- p' d/ K/ y& S程序框图如图2所示。
& F. B& m8 [' `0 {
<单片机音乐程序的设计图>

( ]! w) i) G$ Z0 i, Y+ h6 |, z硬件连接说明:
: v( w9 Q) r6 @9 w) [随便找一个仿真机或者什么单片机实验板，只要能工作的就行，将程序输入，运行，然后找个音箱（你计算机旁边应当就有一对吧）拨出插头，插头的前端接在P1。0上，后面部分找根线接单片机的地，就应当有声了，然后怎么改进硬件连接就是你的事了。。。。
音乐程序汇编代码代码1 -------------Voice.asm--------------------------
        ORG     0000H
: {4 z( \# ^; H        LJMP    START
9 B* z) M2 ?/ i, g1 o        ORG     000BH
        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
        MOV     TH0,#0D8H
+ _9 G; i$ V9 p- k1 n* L3 m# R8 P        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
        RETI
START:  
        MOV     SP,#50H
        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH
        MOV     TMOD,#01H
  Q* G+ Q% O9 a  v: I        MOV     IE,#82H
MUSIC0:
5 J" }" l# i- c: Q        NOP
        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
! P6 Z1 N' p# C# r        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
        MOV     B,#00H          ;表序号清0
MUSIC1:
        NOP
$ G8 U6 G# g  \  p6 j7 C        CLR     A
( X( a' X$ s3 \) E; |        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
* C0 P. Q* `. O6 Q$ T6 Q- y        JZ      END0     ;是00H,则结束
1 ~; @4 ^( @6 z! h        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
6 d- G: `! O" ]$ u. D5 L        LJMP    MUSIC3
MUSIC5:
        NOP
        MOV     R6,A
7 D% ]6 ~* ?4 s+ O, v# \) Y' Z        INC     DPTR
        MOV     A,B
, c, u: Y! t1 u0 \5 F2 w        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
7 `  ^6 {5 l) k9 a" D: h9 U  |% ~        MOV     R7,A
        SETB    TR0             ;启动计数
1 f  Y' p! T5 d1 D$ q' ZMUSIC2:
% {; Z9 L$ M: D9 `! |- F4 ^( j4 P  T+ s        NOP
        CPL     P1.0
        MOV     A,R6
/ P0 @2 h2 }# [4 i. I; T        MOV     R3,A
+ B9 ^+ U9 c7 D- M1 d' W        LCALL   DEL
        MOV     A,R7
0 [0 Y7 N* V" k5 Q% O, y/ S- x        CJNE    A,20H,MUSIC2    ;中断计数器(20H)=R7否?
" F- E# q/ K" l                                ;不等,则继续循环
% |' n- `6 r+ n" `6 V* k        MOV     20H,#00H        ;等于,则取下一代码
        INC     DPTR
;        INC     B
        LJMP    MUSIC1
MUSIC3:
' n* Z9 I8 D; }# c/ l9 W' `        NOP
: ?1 T" _  V: g* M) N* c        CLR     TR0     ;休止100毫秒
        MOV     R2,#0DH
MUSIC4:
4 L. |. O1 i7 z6 l        NOP
        MOV     R3,#0FFH
" \* o1 ?' z* Z0 X- c* ^        LCALL   DEL
3 t3 T/ r; ^! p( i$ C% n        DJNZ    R2,MUSIC4
# g$ x! W% m7 k- I3 {        INC     DPTR
( I+ Q+ T3 ]' f% @2 ^: O. z        LJMP    MUSIC1
END0:
% t" ^! `+ d- t        NOP
/ A* M8 D$ F% z( F        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
! P0 W4 p! W1 s; ]! fMUSIC6:
        MOV     R3,#00H
! a6 S$ Z9 J6 `+ w& x        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC6
        LJMP    MUSIC0
3 D. ~( C/ {+ L4 Z; d/ MDEL:
        NOP
5 G3 `7 K$ z4 Y- n# v8 M9 o: P# `DEL3:                  
        MOV     R4,#02H
DEL4:   
) M9 V) _( R5 F1 O        NOP
8 }4 y- \1 k- c' V# \9 ?        DJNZ    R4,DEL4
        NOP
# ]% h  d, h* W) E+ H% z  V        DJNZ    R3,DEL3
+ ^3 p$ v6 e( v% y        RET
        NOP
: |  \1 V, Y$ _+ S1 v# d5 XDAT:
# g% _' p4 `3 f" @9 _# _ db 26h,20h,20h,20h,20h,20h,26h,10h,20h,10h,20h,80h,26h,20h,30h,20h
  N$ D1 @7 F& K! D4 K! @/ T db 30h,20h,39h,10h,30h,10h,30h,80h,26h,20h,20h,20h,20h,20h,1ch,20h
db 20h,80h,2bh,20h,26h,20h,20h,20h,2bh,10h,26h,10h,2bh,80h,26h,20h
1 J( r/ U! z2 N  f+ X( K, t db 30h,20h,30h,20h,39h,10h,26h,10h,26h,60h,40h,10h,39h,10h,26h,20h
0 n; n/ b" P, y- o: Z9 L, \ db 30h,20h,30h,20h,39h,10h,26h,10h,26h,80h,26h,20h,2bh,10h,2bh,10h
db 2bh,20h,30h,10h,39h,10h,26h,10h,2bh,10h,2bh,20h,2bh,40h,40h,20h
+ x" ~) E3 p: n8 T db 20h,10h,20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,18h,20h,18h,20h,26h,20h
) {+ m9 F% H/ P db 20h,20h,20h,40h,26h,20h,2bh,20h,30h,20h,30h,20h,1ch,20h,20h,20h
1 t! @/ z' m! ]6 E: q3 h, w db 20h,80h,1ch,20h,1ch,20h,1ch,20h,30h,20h,30h,60h,39h,10h,30h,10h
- E+ E) S. |+ \4 Y/ i' [1 @ db 20h,20h,2bh,10h,26h,10h,2bh,10h,26h,10h,26h,10h,2bh,10h,2bh,80h
2 G5 |6 l4 F$ {3 w db 18h,20h,18h,20h,26h,20h,20h,20h,20h,60h,26h,10h,2bh,20h,30h,20h
db 30h,20h,1ch,20h,20h,20h,20h,80h,26h,20h,30h,10h,30h,10h,30h,20h
db 39h,20h,26h,10h,2bh,10h,2bh,20h,2bh,40h,40h,10h,40h,10h,20h,10h
, S6 i7 k7 d- T3 o2 Q9 ]! q" |" [) Z& Z' O db 20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,00H
END
4 ?$ j7 G/ a3 @: C音乐程序汇编代码代码2 -------------Voice1.asm--------------------------
;标题    '八月桂花香'发声程序        
;摘要    详见'无线电'92年3期
' f9 w7 @3 q2 g: g6 c;作者    周振安
2 I0 O+ Q- K! j' h- a% i- S  ORG     0000H
$ Z+ E! q0 N+ }5 p/ U1 w2 w+ f        LJMP    START
        ORG     000BH
/ Z2 q3 u* k) _* S  B! s/ K9 y        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
0 A' e' s+ {( q, W; G( ~$ G1 D! x        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
        RETI
START:  
' s1 u7 @7 u$ I; f4 W5 v8 A        MOV     SP,#50H
& g) o& ~2 u( @! o; {        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH
        MOV     TMOD,#01H
3 H' a# p# \2 i        MOV     IE,#82H
MUSIC0:
# z; i8 g, {' v, P: `        NOP
        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
3 T, D. ?* }5 \# e  I) m, u        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
        MOV     B,#00H          ;表序号清0
MUSIC1:
" K/ [* u, A4 J& s8 {        NOP
        CLR     A
; _0 x5 ^. a0 d$ F/ i8 ]$ B2 \        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
        JZ      END0     ;是00H,则结束
9 H0 Y- i$ w/ |        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
! O; u, p4 A& D+ t8 C        LJMP    MUSIC3
MUSIC5:
+ `/ X% n5 `+ x" Q        NOP
        MOV     R6,A
2 R0 g" H  p& m% y3 a        INC     DPTR
0 S$ ]& h2 h7 K: Q" g9 r, b4 o" O        MOV     A,B
+ f. c8 f0 x' i" {        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
4 b* S" ~; D0 L- Q        MOV     R7,A
        SETB    TR0             ;启动计数
1 O- c& r8 x7 N7 x/ n- ]MUSIC2:
        NOP
        CPL     P1.0
        MOV     A,R6
0 q9 s5 p+ i) r  M. h/ s) ~        MOV     R3,A
        LCALL   DEL
0 Y, k) H9 O0 S8 `1 {        MOV     A,R7
        CJNE    A,20H,MUSIC2    ;中断计数器(20H)=R7否?
                                ;不等,则继续循环
        MOV     20H,#00H        ;等于,则取下一代码
1 X9 P, v. D7 X* s# ~( X        INC     DPTR
;        INC     B
        LJMP    MUSIC1
7 J; K) |  Z+ v2 hMUSIC3:
        NOP
: ^3 t: z3 h" y* J% u. [+ M4 n: L        CLR     TR0     ;休止100毫秒
        MOV     R2,#0DH
( j; G& U9 K6 ?MUSIC4:
5 H0 B  C: {7 i        NOP
        MOV     R3,#0FFH
* g0 v' ?7 C% s        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC4
+ s4 h* o) |$ V$ Z' O$ h        INC     DPTR
, e& Y, N2 Q# T1 v5 d3 C        LJMP    MUSIC1
( k! L9 X( ^- QEND0:
$ ?9 d, c- @0 H) F/ S        NOP
        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
; o3 f# p, K( N6 F& @; z: QMUSIC6:
        MOV     R3,#00H
. W" v' b2 X! d/ T" }        LCALL   DEL
' j6 f0 u! |! m( m2 w        DJNZ    R2,MUSIC6
        LJMP    MUSIC0
0 F+ H4 q; l" \3 }- C0 N0 a3 E2 q' |DEL:
        NOP
DEL3:                  
        MOV     R4,#02H
$ `, L* T9 _" h) sDEL4:   
% P: I- k8 \) q  I* w        NOP
& j9 E7 c5 z" h- q; m! U        DJNZ    R4,DEL4
        NOP
  `# G* h# b8 v5 W5 P        DJNZ    R3,DEL3
" A3 w- Y/ r. ^0 J9 G4 ^4 x        RET
        NOP
/ B% Y- r. g: P2 K) W7 EDAT:   
% {- _3 c; K4 n+ W; N, Z/ ^5 f: r        DB      18H,     30H,     1CH,     10H
* k  G! x+ Z7 A/ a        DB      20H,     40H,     1CH,     10H     
        DB      18H,     10H,     20H,     10H
* Y( ^$ W* w( j! s1 E3 V5 Y        DB      1CH,     10H,     18H,     40H
" t+ e4 O8 P. D# G        DB      1CH,     20H,     20H,     20H
        DB      1CH,     20H,     18H,     20H     
        DB      20H,     80H,     0FFH,    20H
        DB      30H,     1CH,     10H  ,   18H
        DB      20H,     15H,     20H ,    1CH
        DB      20H,     20H,     20H ,    26H
        DB      40H,     20H ,    20H ,    2BH
        DB      20H,     26H,     20H ,    20H     
% n* r7 ~  S) P( ^5 d        DB      20H,     30H ,    80H ,    0FFH
        DB      20H,     20H,     1CH ,    10H
9 g1 Y, Q+ W% T% b        DB      18H,     10H,     20H ,    20H
        DB      26H,     20H ,    2BH ,    20H
" P. v$ Z$ p6 m8 M3 G( S        DB      30H,     20H ,    2BH ,    40H
        DB      20H,     20H  ,   1CH  ,   10H
        DB      18H,     10H,     20H,     20H
* q* s; C* u: i9 g! p4 {( k0 v3 ?        DB      26H,     20H ,    2BH,     20H
        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
& u$ s/ {  d. P# `        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
2 u1 h, K! c6 ^        DB      18H,     20H ,    15H ,    20H
) U8 O9 O2 W3 N2 u! T. \1 p        DB      1CH,     20H ,    20H ,    20H
/ O7 d1 ?$ {4 j! Y& a! A        DB      26H,     40H,     20H ,    20H     
& [( e1 W) z& f8 m4 p        DB      2BH,     20H,     26H ,    20H     
        DB      20H,     20H,     30H ,    80H
        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
        DB      20H,     10H,     1CH ,    10H
        DB      20H,     20H,     26H  ,   20H
2 [% q+ @- P& n8 @$ G2 ~        DB      2BH,     20H,     30H  ,   20H
$ m  K$ B& ~2 U( `. Z+ L1 M        DB      2BH,     40H,     20H   ,  15H
# f& h8 k+ O' t; j0 W        DB      1FH,     05H,     20H    , 10H
        DB      1CH,     10H,     20H ,    20H
        DB      26H,     20H,     2BH ,    20H
+ J7 _0 i0 S( v9 D        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
8 e% V9 K" ?6 }: c  [# x/ Q        DB      20H,     30H,     1CH  ,   10H
        DB      18H,     20H ,    15H  ,   20H
        DB      1CH,     20H ,    20H  ,   20H
        DB      26H,     40H,     20H  ,   20H
        DB      2BH,     20H,     26H   ,  20H
/ o' L) V+ w3 m        DB      20H,     20H,     30H,     30H      
1 A. Q+ e% R" z8 `7 S1 f- t        DB      20H,     30H,     1CH,     10H
        DB      18H,     40H,     1CH,     20H
: I6 m6 |9 o% q1 E3 g4 k# g; O& C        DB      20H,     20H,     26H,     40H
        DB      13H,     60H,     18H ,    20H
        DB      15H,     40H,     13H ,    40H
8 H" e' |8 f2 f3 o        DB      18H,     80H,     00H
end
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Dollche

不错啊受教了，真的很有用

架海梁心

谢谢楼主，实在是好东西啊