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。
2 `3 c9 o& M( `$ {9 f8 j单片机的基本发音实验
$ X8 V) s# `. x. X% k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。
) I" j9 Q; L% E% E/ b; f" z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：
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。
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）。
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。
. F9 A" G$ S! _+ [7 u% K$ 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。
/ E) ~$ x* U% H( O程序清单（略，请参看源程序的说明）。
, `2 ?" ?, h3 m程序框图如图2所示。

<单片机音乐程序的设计图>

! Y; s+ M  @" _+ \3 J硬件连接说明:
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--------------------------
$ o* B$ q6 H/ U/ B' }        ORG     0000H
$ a0 D& l' V  S4 `, F4 X4 l* I        LJMP    START
$ H; t- y; x% k        ORG     000BH
/ m( D7 g. G# \; e        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
        MOV     TH0,#0D8H
6 j, ]* y4 K5 K# v        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
" |& u; [, k7 ^6 V        RETI
1 K5 U& N1 p9 \6 w1 r* G1 wSTART:  
& n' }6 p9 j/ ~! h        MOV     SP,#50H
9 O$ I4 H+ g% f1 Y0 R        MOV     TH0,#0D8H
( g' l1 c, |. B) @/ L" ~- I: L        MOV     TL0,#0EFH
        MOV     TMOD,#01H
1 ]7 O5 v2 z9 y6 W9 B: F( G        MOV     IE,#82H
MUSIC0:
0 A, E0 k6 {6 G        NOP
        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
  G4 g! p# P6 |! X* R        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
        MOV     B,#00H          ;表序号清0
MUSIC1:
        NOP
: G, o- k2 B/ m5 e9 A( r        CLR     A
9 T7 w, P% H+ [  @+ l, B7 H# @9 {        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
/ k, c2 p+ J6 Y2 B* s7 h/ n        JZ      END0     ;是00H,则结束
/ ?3 T3 H: E  D        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
3 j3 o5 m+ _7 P, s2 k. |4 ~" q        LJMP    MUSIC3
$ I# E: u6 m0 S- \MUSIC5:
; M( J$ K& v/ l" I        NOP
9 z4 v6 s, J& z* d2 E        MOV     R6,A
        INC     DPTR
        MOV     A,B
        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
0 U* x2 B8 K& {3 G9 T        MOV     R7,A
0 A+ R4 Q& \3 a# @& y$ k2 J# W        SETB    TR0             ;启动计数
: K( U7 z; A; G5 M0 @/ gMUSIC2:
        NOP
$ z8 P& l+ j6 b, l        CPL     P1.0
        MOV     A,R6
        MOV     R3,A
" D  k+ K1 H1 Q8 k        LCALL   DEL
- V6 s: f. a# b" y2 c, w        MOV     A,R7
        CJNE    A,20H,MUSIC2    ;中断计数器(20H)=R7否?
- K+ L4 o# x! e  l2 k; T                                ;不等,则继续循环
1 c/ O- l* B4 O' n, g% y( I        MOV     20H,#00H        ;等于,则取下一代码
, K  N6 t  H7 G, b: r        INC     DPTR
4 a$ O, ~  P2 m- p) B% };        INC     B
        LJMP    MUSIC1
6 V" N$ t5 G$ @MUSIC3:
        NOP
        CLR     TR0     ;休止100毫秒
! q" a3 K( x5 q7 G  z/ G        MOV     R2,#0DH
MUSIC4:
        NOP
& l( d# D6 B  H+ i        MOV     R3,#0FFH
        LCALL   DEL
; |3 S: j. L+ q        DJNZ    R2,MUSIC4
        INC     DPTR
3 x  S, _8 J/ b9 g, B! ~/ Y6 V        LJMP    MUSIC1
9 R3 g) F, l4 YEND0:
        NOP
5 L- }& |9 S9 \: @" L        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
; {/ _4 O. F& Y/ P3 @% UMUSIC6:
        MOV     R3,#00H
        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC6
. M( z6 O( b0 r. |5 _  n        LJMP    MUSIC0
- p/ L% s6 Z, y7 O! D# VDEL:
! V7 q/ {+ ~& Q2 N! ]: ^6 n        NOP
5 @/ v) Q$ P2 C! I, SDEL3:                  
        MOV     R4,#02H
DEL4:   
6 j$ V( S3 G5 P0 W: r: n, K0 ]        NOP
        DJNZ    R4,DEL4
        NOP
4 v& G' c8 w& x- n        DJNZ    R3,DEL3
        RET
        NOP
DAT:
db 26h,20h,20h,20h,20h,20h,26h,10h,20h,10h,20h,80h,26h,20h,30h,20h
) O  P. Y/ h) W4 N8 M db 30h,20h,39h,10h,30h,10h,30h,80h,26h,20h,20h,20h,20h,20h,1ch,20h
( ]  O) W8 q  O* U3 k db 20h,80h,2bh,20h,26h,20h,20h,20h,2bh,10h,26h,10h,2bh,80h,26h,20h
8 P# a  @- o# q db 30h,20h,30h,20h,39h,10h,26h,10h,26h,60h,40h,10h,39h,10h,26h,20h
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
" l( o' o, ?1 u- C db 20h,10h,20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,18h,20h,18h,20h,26h,20h
( A& G) t! T0 {5 V6 `) F8 J db 20h,20h,20h,40h,26h,20h,2bh,20h,30h,20h,30h,20h,1ch,20h,20h,20h
db 20h,80h,1ch,20h,1ch,20h,1ch,20h,30h,20h,30h,60h,39h,10h,30h,10h
$ Z) F4 |- x0 p! U4 v* B$ @  l db 20h,20h,2bh,10h,26h,10h,2bh,10h,26h,10h,26h,10h,2bh,10h,2bh,80h
0 }( \! r. G1 x$ Q  R2 y 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
& ^2 c# r5 u7 l  h db 39h,20h,26h,10h,2bh,10h,2bh,20h,2bh,40h,40h,10h,40h,10h,20h,10h
: X! o" x- W* X2 E db 20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,00H
; {1 m0 N! Y8 g, @  ~END
; [& [# ~* X2 o) }& Z* x: K* k" A音乐程序汇编代码代码2 -------------Voice1.asm--------------------------
1 J5 Z2 C; f+ {3 k3 K7 ?: ^! ?;标题    '八月桂花香'发声程序        
;摘要    详见'无线电'92年3期
;作者    周振安
  ORG     0000H
1 Z! e( O; k) y1 I        LJMP    START
0 H1 M- Z' P8 E1 w        ORG     000BH
        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
1 C3 {2 s6 C! p; ?" s* ]3 P$ f& N        MOV     TH0,#0D8H
2 g  M/ l( T1 l1 i) {& [3 h        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
' s- c0 r/ z7 I) W* ^2 Y        RETI
START:  
3 w9 J6 w; N# o1 F  d" R        MOV     SP,#50H
* w; @' i3 m* s" V6 ^, g        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH
        MOV     TMOD,#01H
* }: I  [+ d. |9 T9 y" j        MOV     IE,#82H
# v. B2 q+ m5 ^+ a0 F7 ?MUSIC0:
        NOP
        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
. n6 ]9 c- G  C) f% u& _        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
        MOV     B,#00H          ;表序号清0
MUSIC1:
# T$ \6 F" R+ G& E& L7 \* P2 Z        NOP
        CLR     A
        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
        JZ      END0     ;是00H,则结束
        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
        LJMP    MUSIC3
MUSIC5:
        NOP
! A5 E. B( s/ U$ q6 N        MOV     R6,A
4 c1 }, v/ T1 v/ E: z4 _        INC     DPTR
        MOV     A,B
1 S1 b4 v5 }0 R' j1 F4 l$ l, @        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
1 L. i2 D) t9 N        MOV     R7,A
; ~8 h2 G/ [8 S* Z# m        SETB    TR0             ;启动计数
MUSIC2:
' ], a( S7 [1 S/ B) ~        NOP
$ W- y1 K5 ^6 r. h1 Y        CPL     P1.0
        MOV     A,R6
, d+ k' W1 L2 @( ^6 s2 L3 _        MOV     R3,A
        LCALL   DEL
        MOV     A,R7
$ j% U6 X% c- M# f3 J( ~, s6 J        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
8 a3 a0 p3 K( O5 ~" l) l: T. p# L' q, i        INC     DPTR
5 s, z8 R; c" i- i/ V7 w/ t;        INC     B
0 j& m# k" E! o2 ?8 J4 ?# y        LJMP    MUSIC1
MUSIC3:
        NOP
; [1 j! Z- I0 S        CLR     TR0     ;休止100毫秒
        MOV     R2,#0DH
3 n- q- A9 Z$ i0 MMUSIC4:
        NOP
        MOV     R3,#0FFH
        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC4
' r& A* o# O9 b/ [, P0 W        INC     DPTR
8 B" M, ^+ v4 j2 a" w        LJMP    MUSIC1
$ |8 w- i* h( T( HEND0:
        NOP
        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
2 j  E$ a+ K2 e( o( ^MUSIC6:
$ P- u. r* |% t+ J* D1 `        MOV     R3,#00H
# m/ o" w! p, ?. j" v4 \, R        LCALL   DEL
" C! P8 g- e$ h% s* B0 @! }# f' \        DJNZ    R2,MUSIC6
6 l: ]; c: W8 Y$ k9 |9 T        LJMP    MUSIC0
DEL:
" b0 c" A3 F9 \5 L        NOP
1 C( {7 H3 l0 V& D0 FDEL3:                  
        MOV     R4,#02H
$ I5 u4 n* ?. }) z8 \8 h- ADEL4:   
        NOP
        DJNZ    R4,DEL4
6 S5 H+ r- {9 ]        NOP
        DJNZ    R3,DEL3
- h. l; {: M4 H. k1 a# [7 H        RET
" d" h/ @7 O) Z) B% Q! F        NOP
. Q6 n9 Y3 f6 M. eDAT:   
        DB      18H,     30H,     1CH,     10H
        DB      20H,     40H,     1CH,     10H     
2 p3 J1 E) H! s        DB      18H,     10H,     20H,     10H
0 G: R+ B/ R5 q" w5 U: X5 a        DB      1CH,     10H,     18H,     40H
        DB      1CH,     20H,     20H,     20H
: _0 n& U, p1 i6 {3 h        DB      1CH,     20H,     18H,     20H     
' x2 C( R  U% r- W        DB      20H,     80H,     0FFH,    20H
        DB      30H,     1CH,     10H  ,   18H
        DB      20H,     15H,     20H ,    1CH
        DB      20H,     20H,     20H ,    26H
% }8 @/ P2 C8 x! D# a        DB      40H,     20H ,    20H ,    2BH
' Y# g/ B  V' C) d        DB      20H,     26H,     20H ,    20H     
        DB      20H,     30H ,    80H ,    0FFH
( I) h# J6 _3 U( K4 }8 M8 \8 k/ f        DB      20H,     20H,     1CH ,    10H
        DB      18H,     10H,     20H ,    20H
/ T9 m1 t/ x9 k        DB      26H,     20H ,    2BH ,    20H
        DB      30H,     20H ,    2BH ,    40H
        DB      20H,     20H  ,   1CH  ,   10H
        DB      18H,     10H,     20H,     20H
& A7 K1 G1 t0 y9 y        DB      26H,     20H ,    2BH,     20H
% V7 J0 R# j+ v4 O- n5 |        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
3 \) j) n% V' ~6 i/ R; r' Z        DB      18H,     20H ,    15H ,    20H
        DB      1CH,     20H ,    20H ,    20H
        DB      26H,     40H,     20H ,    20H     
        DB      2BH,     20H,     26H ,    20H     
+ f# P* c! h; }* f& |        DB      20H,     20H,     30H ,    80H
+ D5 ^* s' i( `% Z4 q        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
1 z: |/ |+ I! u! V+ {. g/ L1 g2 O        DB      20H,     10H,     1CH ,    10H
; p& N4 f( o" z, O' j8 `, B7 h( {        DB      20H,     20H,     26H  ,   20H
( W# p7 ?: ]4 J; ^3 o        DB      2BH,     20H,     30H  ,   20H
0 g9 _0 g$ Z; u/ R  n        DB      2BH,     40H,     20H   ,  15H
        DB      1FH,     05H,     20H    , 10H
        DB      1CH,     10H,     20H ,    20H
& `5 Q4 }3 ^3 w& u# M5 r        DB      26H,     20H,     2BH ,    20H
0 z; [- A: O" h& g( ^        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
        DB      20H,     30H,     1CH  ,   10H
        DB      18H,     20H ,    15H  ,   20H
/ H' w+ y% {3 B, A9 K$ q' j. @        DB      1CH,     20H ,    20H  ,   20H
        DB      26H,     40H,     20H  ,   20H
7 e$ d. f9 h" p, h        DB      2BH,     20H,     26H   ,  20H
        DB      20H,     20H,     30H,     30H      
" x1 L# ]! i/ j. H$ V; N, O        DB      20H,     30H,     1CH,     10H
) q& Q8 S/ k. x4 @% f$ R" D        DB      18H,     40H,     1CH,     20H
        DB      20H,     20H,     26H,     40H
        DB      13H,     60H,     18H ,    20H
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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