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。
8 S/ J% {9 r( u& H% `, o) R5 m& t单片机的基本发音实验
$ y4 ~4 A$ }4 W8 M* J% ^! `, D7 r6 i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：
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。
8 S7 V; n& {3 Q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。
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。
程序清单（略，请参看源程序的说明）。
7 J1 L* H  d/ \9 S* w" \" C程序框图如图2所示。
5 a: [$ E! z$ v$ K7 K7 W2 a) F
$ [9 D. U9 r& U5 J) O* P* \; b<单片机音乐程序的设计图>
1 l* y  l& O) F0 n- S
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--------------------------
        ORG     0000H
) i7 p. t8 N3 n+ r) }        LJMP    START
- k9 I. m" E, F4 F5 j- J% x. _        ORG     000BH
        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
- R' ^0 t, [# X7 g, T% _; t        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
, |+ R. `. {& x2 ?; V" A) e        RETI
2 }& ^. g0 E7 u& N/ ^' mSTART:  
        MOV     SP,#50H
        MOV     TH0,#0D8H
; C. @, w% L3 z0 p        MOV     TL0,#0EFH
        MOV     TMOD,#01H
+ c! ]$ ~$ H# q1 `: @' t; E' _1 S        MOV     IE,#82H
MUSIC0:
        NOP
        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
: o2 g- M7 T0 r+ h; Z+ U! z3 }        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
        MOV     B,#00H          ;表序号清0
  b  Q5 U& J7 @" c' tMUSIC1:
        NOP
        CLR     A
        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
% F- D8 i! U* c+ b" A7 p        JZ      END0     ;是00H,则结束
! o* m, u2 x; F  y  D1 [        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
        LJMP    MUSIC3
. G1 F# S; w( r8 P# F4 PMUSIC5:
0 X* G2 ~  V$ P0 Q# J        NOP
! I) q$ l3 x- p        MOV     R6,A
' q6 h: i" u3 a0 x0 E$ a9 {        INC     DPTR
+ J. O& ?4 F; b4 x0 K9 g0 B        MOV     A,B
, o* A% U7 {; {9 Z- w5 M) s) a$ m        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
        MOV     R7,A
        SETB    TR0             ;启动计数
MUSIC2:
        NOP
        CPL     P1.0
        MOV     A,R6
& E: Y3 v+ a. w- j# F$ V3 C# ?        MOV     R3,A
- M  g6 s" }  r( H        LCALL   DEL
        MOV     A,R7
        CJNE    A,20H,MUSIC2    ;中断计数器(20H)=R7否?
                                ;不等,则继续循环
0 s8 w# U# B, y- |1 u6 f: q        MOV     20H,#00H        ;等于,则取下一代码
+ j% d0 C" H+ H& f1 z, v* v! l        INC     DPTR
;        INC     B
, D7 @, `3 T2 T. I9 s        LJMP    MUSIC1
9 I  J% y: h1 v+ [$ IMUSIC3:
        NOP
: {  q# ^9 u7 P        CLR     TR0     ;休止100毫秒
        MOV     R2,#0DH
MUSIC4:
: }: K5 ^  K5 p2 b* g, `, T        NOP
; v5 a5 w7 _5 ^2 h$ Z. r        MOV     R3,#0FFH
1 r& ~! t1 v" j9 @* x0 y- Y4 O        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC4
  a6 K- U! ~, G. s        INC     DPTR
        LJMP    MUSIC1
END0:
+ d' V2 R7 |. B        NOP
& G% m7 `1 M/ V6 Q/ P! w        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
: O0 ?7 ?$ a; j' s/ V4 sMUSIC6:
6 L* O, b3 F* Z: A1 I" E' @        MOV     R3,#00H
, ?7 N" k8 L. I        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC6
        LJMP    MUSIC0
DEL:
        NOP
DEL3:                  
        MOV     R4,#02H
. l6 R2 T  W- k) o- f3 |& r; IDEL4:   
        NOP
        DJNZ    R4,DEL4
1 w4 \, _1 r! I: I1 Y        NOP
        DJNZ    R3,DEL3
3 V" X5 C1 j/ r        RET
        NOP
DAT:
6 ?, O, t* C9 b- J; M3 u3 c db 26h,20h,20h,20h,20h,20h,26h,10h,20h,10h,20h,80h,26h,20h,30h,20h
. N9 ?1 I% ?' y 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
db 30h,20h,30h,20h,39h,10h,26h,10h,26h,60h,40h,10h,39h,10h,26h,20h
& }# J+ K+ T: J0 v db 30h,20h,30h,20h,39h,10h,26h,10h,26h,80h,26h,20h,2bh,10h,2bh,10h
' q' E6 y2 \5 N0 h3 G5 a db 2bh,20h,30h,10h,39h,10h,26h,10h,2bh,10h,2bh,20h,2bh,40h,40h,20h
db 20h,10h,20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,18h,20h,18h,20h,26h,20h
4 B; o- o" l- t 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
3 \+ {7 i, E- q; a5 a! ?  ` db 20h,20h,2bh,10h,26h,10h,2bh,10h,26h,10h,26h,10h,2bh,10h,2bh,80h
0 v" Q9 _  o) q- d$ P 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
1 \: }9 w6 m1 R, I5 J) T+ ] db 20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,00H
END
音乐程序汇编代码代码2 -------------Voice1.asm--------------------------
;标题    '八月桂花香'发声程序        
' Z' S2 }; V0 C; W* |6 S/ r;摘要    详见'无线电'92年3期
3 a! N$ w# v8 `$ H4 r;作者    周振安
  ORG     0000H
        LJMP    START
9 T0 |# h+ S  H2 W3 q; R: c; d        ORG     000BH
        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
        MOV     TH0,#0D8H
: T- x# R  Y# _1 E, @1 C) f7 C        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
        RETI
START:  
5 w- m" c" H* X' b% g5 X. f        MOV     SP,#50H
        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH
        MOV     TMOD,#01H
# F* p% M3 y, `+ E; B* {$ r2 s, u. d        MOV     IE,#82H
8 b% e( x( y2 s# D: n5 PMUSIC0:
        NOP
        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
, g+ L; |. j; R  p        MOV     B,#00H          ;表序号清0
9 ~6 v" v* h4 s9 rMUSIC1:
        NOP
9 H' y' G% x1 n, M& N0 H% x        CLR     A
        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
7 w4 F5 [  F' l7 ?" a        JZ      END0     ;是00H,则结束
        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
5 _- o9 @6 N6 h, ]) s        LJMP    MUSIC3
6 w2 `  c1 q9 |' ~  e. ?MUSIC5:
        NOP
        MOV     R6,A
        INC     DPTR
. ]- F: U3 ^4 g) U. t) _7 |        MOV     A,B
        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
) q3 C5 c% ^6 x6 Y; O        MOV     R7,A
        SETB    TR0             ;启动计数
3 n& y; G5 v) Z# gMUSIC2:
8 m5 D9 p$ d$ f. j& }7 O( B        NOP
        CPL     P1.0
1 ]8 q. L1 T$ M/ J        MOV     A,R6
        MOV     R3,A
        LCALL   DEL
        MOV     A,R7
% W; R$ n5 L1 G        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
- U4 p$ F' g3 g* V# }        INC     DPTR
; }& j' C6 C* g7 W5 D7 p;        INC     B
        LJMP    MUSIC1
MUSIC3:
        NOP
9 n- x+ Y% q2 k: C        CLR     TR0     ;休止100毫秒
8 D! T3 o) D5 D9 B        MOV     R2,#0DH
MUSIC4:
        NOP
        MOV     R3,#0FFH
* Y- c# n6 o7 K; g1 T5 X$ R* X7 P        LCALL   DEL
3 o$ Z& O8 C8 Z        DJNZ    R2,MUSIC4
        INC     DPTR
        LJMP    MUSIC1
END0:
  R) v8 a& ?) u( a% w: w* C; P        NOP
+ S3 x# v; K; G- N$ O3 n0 p+ ^        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
. t* e; f: p, i/ a, @0 j: QMUSIC6:
        MOV     R3,#00H
# P" V+ b1 d& x6 v( q        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC6
        LJMP    MUSIC0
DEL:
) p2 A1 _6 o1 {$ t4 U        NOP
9 C/ b7 z3 T: M- P/ q" y- kDEL3:                  
0 a7 j, ^9 e/ p. t7 k5 f: t0 d        MOV     R4,#02H
& q! ^- C8 ?6 j5 _' h- _7 S: B$ F) zDEL4:   
        NOP
        DJNZ    R4,DEL4
        NOP
        DJNZ    R3,DEL3
        RET
# G* N* }4 S# H, y7 B" {+ D        NOP
DAT:   
" x7 }- r- ^. V& `        DB      18H,     30H,     1CH,     10H
2 W  S5 {! ?8 D* V        DB      20H,     40H,     1CH,     10H     
9 H7 E* |: S2 h5 Q- @( \        DB      18H,     10H,     20H,     10H
0 E. M: z: j9 h' w        DB      1CH,     10H,     18H,     40H
3 b9 D% S' Z$ @& w5 ?6 T        DB      1CH,     20H,     20H,     20H
        DB      1CH,     20H,     18H,     20H     
: X6 D/ @, W8 w9 ~        DB      20H,     80H,     0FFH,    20H
1 w+ C; m, ]$ @" P. B/ @  Q        DB      30H,     1CH,     10H  ,   18H
        DB      20H,     15H,     20H ,    1CH
3 t) J9 G" M3 c" s        DB      20H,     20H,     20H ,    26H
        DB      40H,     20H ,    20H ,    2BH
        DB      20H,     26H,     20H ,    20H     
$ O$ _  ?7 b+ W) j& W% ]' L/ H5 r' W        DB      20H,     30H ,    80H ,    0FFH
        DB      20H,     20H,     1CH ,    10H
        DB      18H,     10H,     20H ,    20H
" g: {, ~8 ^. f  E6 f        DB      26H,     20H ,    2BH ,    20H
        DB      30H,     20H ,    2BH ,    40H
- L4 j) c0 E; T# W7 m8 g        DB      20H,     20H  ,   1CH  ,   10H
        DB      18H,     10H,     20H,     20H
% t; B. \6 I0 X' J+ r        DB      26H,     20H ,    2BH,     20H
        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
        DB      18H,     20H ,    15H ,    20H
5 y$ ~2 @0 ^- z# a% g4 `4 c( m5 T        DB      1CH,     20H ,    20H ,    20H
        DB      26H,     40H,     20H ,    20H     
        DB      2BH,     20H,     26H ,    20H     
        DB      20H,     20H,     30H ,    80H
        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
: E% W! O6 U9 {* g7 Z: u        DB      20H,     10H,     1CH ,    10H
% C. m) A6 }- U; E( I        DB      20H,     20H,     26H  ,   20H
7 n- d; m7 E% F/ I        DB      2BH,     20H,     30H  ,   20H
        DB      2BH,     40H,     20H   ,  15H
        DB      1FH,     05H,     20H    , 10H
        DB      1CH,     10H,     20H ,    20H
        DB      26H,     20H,     2BH ,    20H
        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
        DB      20H,     30H,     1CH  ,   10H
        DB      18H,     20H ,    15H  ,   20H
: M" Y4 j( h, `        DB      1CH,     20H ,    20H  ,   20H
3 e# w; m8 r6 h# I! G# B" p0 \$ P% k  x        DB      26H,     40H,     20H  ,   20H
* Q- d/ J) j! }- f* O7 k: P# x        DB      2BH,     20H,     26H   ,  20H
        DB      20H,     20H,     30H,     30H      
        DB      20H,     30H,     1CH,     10H
, r6 c9 T1 U! H1 [7 Y% m% z" J2 V        DB      18H,     40H,     1CH,     20H
5 E# u) d% J8 h. c5 n        DB      20H,     20H,     26H,     40H
' l" E1 H5 S, z- }" F2 Z% p        DB      13H,     60H,     18H ,    20H
        DB      15H,     40H,     13H ,    40H
        DB      18H,     80H,     00H
' h* s; \# E4 ^) t, eend
  ]8 a* J% Q4 H8 k

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