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
, r6 `; ]$ W3 I! E+ ?0 o- D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。
% r. m5 X2 o6 W. D) ^. E7 h# W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：
# f8 [' i' e! L, a: P  U9 t4 I: q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。
) s2 j# o3 X) z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。
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  \2 i) ^. j5 }5 B/ E程序清单（略，请参看源程序的说明）。
程序框图如图2所示。
% F- h) A8 n) K
<单片机音乐程序的设计图>

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。。。。
: `# a* o( h3 X" n" H* g音乐程序汇编代码代码1 -------------Voice.asm--------------------------
        ORG     0000H
8 N: i7 v) b' Q6 d- ?" R4 s        LJMP    START
' [+ g7 N% a5 H        ORG     000BH
        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
        RETI
START:  
        MOV     SP,#50H
        MOV     TH0,#0D8H
* Z8 Q, [; s4 y% L, n% x8 A        MOV     TL0,#0EFH
        MOV     TMOD,#01H
        MOV     IE,#82H
- X8 N' n7 h' }) H6 c  v8 tMUSIC0:
6 x5 M3 l8 q# _; s9 A, V3 _) e9 c" e        NOP
        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
* ^2 k' z0 p  o8 A1 Y) n        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
        MOV     B,#00H          ;表序号清0
MUSIC1:
        NOP
        CLR     A
        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
/ [" Q$ b) t" q        JZ      END0     ;是00H,则结束
3 I" b9 N7 g6 N        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
        LJMP    MUSIC3
MUSIC5:
        NOP
) J6 S8 O7 L& R* n7 B: [        MOV     R6,A
* U2 V5 K$ `) I  z/ f        INC     DPTR
7 R' a8 Q2 k2 E- y! C        MOV     A,B
        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
        MOV     R7,A
, s: |9 i# o. g; l# J        SETB    TR0             ;启动计数
4 b- o4 ?4 P* K. K$ G% qMUSIC2:
4 }$ S3 ], c  N* o9 \- a        NOP
        CPL     P1.0
$ S7 I5 @. v* B$ A        MOV     A,R6
        MOV     R3,A
6 C: z; L" [9 A        LCALL   DEL
        MOV     A,R7
4 S0 v" d6 n5 W* c        CJNE    A,20H,MUSIC2    ;中断计数器(20H)=R7否?
                                ;不等,则继续循环
8 H' M1 l4 q. U) B# l/ [! V        MOV     20H,#00H        ;等于,则取下一代码
# B4 }7 ~. Q: y+ j( B        INC     DPTR
;        INC     B
        LJMP    MUSIC1
MUSIC3:
        NOP
7 s- o  @/ X1 N, o( h  w# m        CLR     TR0     ;休止100毫秒
        MOV     R2,#0DH
MUSIC4:
        NOP
        MOV     R3,#0FFH
: u5 |, M/ l% ~# {* g6 l# f        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC4
5 M3 @) f( o- K+ V        INC     DPTR
4 y( m2 B- w8 ~, H$ {) P        LJMP    MUSIC1
END0:
- F4 [6 V+ z% j% Q3 S        NOP
        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
, k$ W. D% X. FMUSIC6:
" l9 J( O5 I: z5 G. D        MOV     R3,#00H
        LCALL   DEL
% |' B, z* ^  r2 T        DJNZ    R2,MUSIC6
        LJMP    MUSIC0
DEL:
3 J) E' i: s) L  h# a' y3 j        NOP
DEL3:                  
        MOV     R4,#02H
DEL4:   
  [9 e9 `2 a8 P1 @9 C- E& c0 B        NOP
        DJNZ    R4,DEL4
  A: ^9 D7 ^* c* i2 Q, j        NOP
        DJNZ    R3,DEL3
        RET
        NOP
/ S, j  g5 J5 X9 X" WDAT:
db 26h,20h,20h,20h,20h,20h,26h,10h,20h,10h,20h,80h,26h,20h,30h,20h
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
* T' p* z9 m* V; K9 p db 30h,20h,30h,20h,39h,10h,26h,10h,26h,80h,26h,20h,2bh,10h,2bh,10h
# w# H: u4 y3 t- @ db 2bh,20h,30h,10h,39h,10h,26h,10h,2bh,10h,2bh,20h,2bh,40h,40h,20h
& [) U6 V# n" \6 ?# t7 F db 20h,10h,20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,18h,20h,18h,20h,26h,20h
9 G: F5 j' I7 N0 Y5 \+ ^0 B 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
db 20h,20h,2bh,10h,26h,10h,2bh,10h,26h,10h,26h,10h,2bh,10h,2bh,80h
db 18h,20h,18h,20h,26h,20h,20h,20h,20h,60h,26h,10h,2bh,20h,30h,20h
& x; Q: z* V) |  V0 ]/ G db 30h,20h,1ch,20h,20h,20h,20h,80h,26h,20h,30h,10h,30h,10h,30h,20h
' s$ ]6 V0 Z% j* A6 N- L/ g9 X db 39h,20h,26h,10h,2bh,10h,2bh,20h,2bh,40h,40h,10h,40h,10h,20h,10h
db 20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,00H
END
. q2 b1 [# E7 z- }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
;作者    周振安
+ T0 w+ Y5 C' U1 j. t7 l0 K+ n9 H  ORG     0000H
4 T, H$ `, s0 ]* b        LJMP    START
. u9 ~+ B- o* i' L+ [        ORG     000BH
$ u0 }- r. u2 S  K2 q        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
        MOV     TH0,#0D8H
' i  I& j' _+ e        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
        RETI
9 H# t1 R/ D( j7 @6 B* S8 ASTART:  
6 |+ l6 v% I+ o! W+ z        MOV     SP,#50H
/ R$ a7 V. l% ^! l# l8 ?6 `        MOV     TH0,#0D8H
  @- j* m& V, y        MOV     TL0,#0EFH
5 s  R2 m& p5 n1 Q. M3 c! I( ~9 ~( c        MOV     TMOD,#01H
6 G& S. D& j$ X        MOV     IE,#82H
2 i, F9 b+ p8 L% _6 _MUSIC0:
$ T8 x1 `/ c* H        NOP
5 u  E+ s( e9 h6 G, i9 u& A% s        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
) P' F' ]% {, i$ k/ Y$ c' Z        MOV     B,#00H          ;表序号清0
! x* r0 N9 H* j0 v/ R" d# ]MUSIC1:
        NOP
        CLR     A
% w7 A: L, c6 ?+ \! n3 p# W        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
        JZ      END0     ;是00H,则结束
' Q0 f- J) L) Q8 I        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
        LJMP    MUSIC3
5 y' B4 A6 O/ |/ Q( BMUSIC5:
        NOP
4 t6 l/ a. S- H" J  K) k3 u        MOV     R6,A
. L. D) m  o3 x* K        INC     DPTR
        MOV     A,B
        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
" h4 a9 ~- s" i! Y9 S        MOV     R7,A
- ?% }( u/ z) h        SETB    TR0             ;启动计数
& f7 `6 _% f  F- q3 o+ jMUSIC2:
7 v0 w# k! ~. E3 V0 [, j( H        NOP
        CPL     P1.0
        MOV     A,R6
4 e$ [# L" R$ Q        MOV     R3,A
: O3 N) H0 U4 I9 r$ _        LCALL   DEL
+ d/ u; `, |& F7 y        MOV     A,R7
$ h6 `- S7 r2 g5 W        CJNE    A,20H,MUSIC2    ;中断计数器(20H)=R7否?
1 [8 c0 j: @$ p6 n2 @0 R9 N2 v7 [                                ;不等,则继续循环
        MOV     20H,#00H        ;等于,则取下一代码
, k. E4 q7 `4 W/ i9 F" I  j9 ?        INC     DPTR
  T7 ~) c0 g! O3 O+ J;        INC     B
" @7 L/ h8 o; u: Q! L        LJMP    MUSIC1
MUSIC3:
; w# S. |) l9 d        NOP
2 d' P% @7 G5 `; n5 D3 h' @, W5 \        CLR     TR0     ;休止100毫秒
/ g& J9 n5 k/ O& ^" O        MOV     R2,#0DH
MUSIC4:
        NOP
- K" ?; ^" w& f9 P% y% u        MOV     R3,#0FFH
        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC4
        INC     DPTR
; z+ i6 T/ _# v+ R* g" V        LJMP    MUSIC1
( a1 R  U  b4 a% UEND0:
        NOP
9 p5 J9 S! D& h; j4 m        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
MUSIC6:
" X) r5 C' {* Y% k7 ~        MOV     R3,#00H
        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC6
. k- ]% {# y% L& N* }/ p        LJMP    MUSIC0
DEL:
        NOP
DEL3:                  
        MOV     R4,#02H
DEL4:   
: n! j- a  N* o; f3 p/ h. g        NOP
        DJNZ    R4,DEL4
        NOP
        DJNZ    R3,DEL3
8 n' i& R- b. k        RET
  g$ h; S1 [- u, v' {        NOP
+ `7 C2 U' j4 L+ f9 c! fDAT:   
        DB      18H,     30H,     1CH,     10H
( g6 E& n) |; R+ s( U        DB      20H,     40H,     1CH,     10H     
' y, D, h* Q" |' t) S) l        DB      18H,     10H,     20H,     10H
# }: ~4 @) P6 c) X8 n# ^! V        DB      1CH,     10H,     18H,     40H
8 q) ^' X( M; G& Z        DB      1CH,     20H,     20H,     20H
" k1 d. U4 b( S  e& f        DB      1CH,     20H,     18H,     20H     
7 O3 a% ?, ]* u& _        DB      20H,     80H,     0FFH,    20H
( o3 l; W5 q% S6 O$ r1 `( @        DB      30H,     1CH,     10H  ,   18H
$ |/ v" W. r8 G        DB      20H,     15H,     20H ,    1CH
        DB      20H,     20H,     20H ,    26H
        DB      40H,     20H ,    20H ,    2BH
        DB      20H,     26H,     20H ,    20H     
        DB      20H,     30H ,    80H ,    0FFH
8 P9 W8 z9 _+ e7 k        DB      20H,     20H,     1CH ,    10H
        DB      18H,     10H,     20H ,    20H
        DB      26H,     20H ,    2BH ,    20H
        DB      30H,     20H ,    2BH ,    40H
        DB      20H,     20H  ,   1CH  ,   10H
        DB      18H,     10H,     20H,     20H
        DB      26H,     20H ,    2BH,     20H
        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
8 t1 T% O1 k9 h0 y! g/ K5 p        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
9 S, I. v/ A5 ], P) K  r7 a8 V        DB      18H,     20H ,    15H ,    20H
        DB      1CH,     20H ,    20H ,    20H
' o* B1 d* Y0 t4 {/ D        DB      26H,     40H,     20H ,    20H     
2 {& I5 @" m1 h1 m" k+ V& t/ u        DB      2BH,     20H,     26H ,    20H     
5 ~2 b4 F8 Z5 c& r$ \        DB      20H,     20H,     30H ,    80H
; I- u4 K* B; c& C/ Q8 G3 J        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
        DB      20H,     10H,     1CH ,    10H
2 b- V1 d8 Y0 D6 C: \6 q- L# i        DB      20H,     20H,     26H  ,   20H
        DB      2BH,     20H,     30H  ,   20H
        DB      2BH,     40H,     20H   ,  15H
2 B; i+ R8 q3 K  V% k4 g# ]' ^" b        DB      1FH,     05H,     20H    , 10H
5 Y3 C: l% G: ~0 ?6 y& ?, _        DB      1CH,     10H,     20H ,    20H
        DB      26H,     20H,     2BH ,    20H
3 M1 L, k9 C" C9 ?        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
: D9 c3 t. ^2 U$ {        DB      20H,     30H,     1CH  ,   10H
& P4 s% A* {! R" r/ I4 A8 u' I        DB      18H,     20H ,    15H  ,   20H
# F5 _: _9 Q1 R0 k' w. I. w        DB      1CH,     20H ,    20H  ,   20H
. `* a; g0 c3 `8 f4 G0 O7 A1 O        DB      26H,     40H,     20H  ,   20H
, `% f- l2 g9 }! n# b' S5 J, M        DB      2BH,     20H,     26H   ,  20H
+ }& M6 Y- o* i$ R/ d2 P/ i3 @        DB      20H,     20H,     30H,     30H      
        DB      20H,     30H,     1CH,     10H
. H3 m/ y, D/ C2 |. u9 A4 [  y2 X) \        DB      18H,     40H,     1CH,     20H
/ C7 O8 |& m# I8 p/ X4 @- _        DB      20H,     20H,     26H,     40H
        DB      13H,     60H,     18H ,    20H
        DB      15H,     40H,     13H ,    40H
& z6 j/ o5 n7 D) m$ l        DB      18H,     80H,     00H
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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