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
% r1 g+ s' L( u" z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。
' X: G7 V* J# L5 F5 L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。
- N( V) _. G, m- _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）。
1 ]+ N* A6 w6 o' g* y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 V9 R# p' p& ~  u8 m$ T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。
7 f0 n# k% j: P) s. L程序清单（略，请参看源程序的说明）。
程序框图如图2所示。
. G: @0 Q$ a8 _6 E) S/ s2 P: X6 d
<单片机音乐程序的设计图>
! B" |4 X5 U+ P* e
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
        LJMP    START
        ORG     000BH
        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
9 P  \0 u& A+ S2 A0 f& \, S6 u        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
        RETI
* L4 e( {; z! h/ ]1 WSTART:  
        MOV     SP,#50H
$ a8 @4 B/ `: u+ b0 I        MOV     TH0,#0D8H
0 Z7 }  V: O6 V$ L' |, G* ]2 ?        MOV     TL0,#0EFH
2 n- E9 o; d, z& y2 }7 l/ S        MOV     TMOD,#01H
% j) v0 e$ o/ C; k0 w        MOV     IE,#82H
MUSIC0:
        NOP
! w1 E" n  Y, V( R7 [        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
" R( N- @$ Y4 F        MOV     B,#00H          ;表序号清0
* ], t5 Q; l& i5 w. B/ p/ xMUSIC1:
' {* v3 |' S: r: S        NOP
        CLR     A
% l; v! d- p- @8 g3 y$ E6 G* r5 W; {        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
        JZ      END0     ;是00H,则结束
" G6 y7 Q$ ]# X" r9 a  {        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
        LJMP    MUSIC3
" _$ I! Z5 a% f4 E' pMUSIC5:
- W5 k8 K) h# C2 i6 F4 h        NOP
        MOV     R6,A
        INC     DPTR
; j1 I, G/ `' q        MOV     A,B
        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
, J; _3 V3 ~" m7 K5 ~( V' \8 y% b        MOV     R7,A
        SETB    TR0             ;启动计数
  X, E6 S* T9 \& c1 v' A* E9 HMUSIC2:
        NOP
        CPL     P1.0
: j1 l0 S+ i$ `        MOV     A,R6
        MOV     R3,A
9 [& g, q. F1 n2 A0 ^5 N        LCALL   DEL
* F' K/ U. M& O' l; z) h) ?6 _" A        MOV     A,R7
        CJNE    A,20H,MUSIC2    ;中断计数器(20H)=R7否?
                                ;不等,则继续循环
/ M5 h- a7 [' K% ]" X, ^/ r        MOV     20H,#00H        ;等于,则取下一代码
        INC     DPTR
# M# r$ z" R; x0 m+ W$ i;        INC     B
: v2 L9 `0 l& `) u$ v: S        LJMP    MUSIC1
MUSIC3:
        NOP
        CLR     TR0     ;休止100毫秒
2 \( e6 Y7 ]. N& @0 a        MOV     R2,#0DH
MUSIC4:
4 ^3 a) z: H, u3 d( `; _        NOP
        MOV     R3,#0FFH
        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC4
        INC     DPTR
        LJMP    MUSIC1
. Y5 K% ?6 a3 W0 A( {END0:
        NOP
9 ?8 }* b, l7 G: R7 f$ G7 s        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
8 {; H! `9 j6 U' OMUSIC6:
        MOV     R3,#00H
        LCALL   DEL
        DJNZ    R2,MUSIC6
        LJMP    MUSIC0
4 t( p4 O1 m; Z( V* Q' wDEL:
% ?6 W) W+ f8 g3 }+ g        NOP
4 T5 W- g7 S  V6 C" U6 MDEL3:                  
+ p$ j) N( K2 c        MOV     R4,#02H
DEL4:   
% }! s* X$ R, ^        NOP
        DJNZ    R4,DEL4
4 A3 @+ P) B; k3 p        NOP
        DJNZ    R3,DEL3
        RET
" q( U5 {. H8 O( `        NOP
DAT:
' w5 v% Z3 k0 A. O. {6 X6 @ 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
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
db 20h,10h,20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,18h,20h,18h,20h,26h,20h
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
1 p$ c$ K2 \3 K4 z 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
) |( z4 u0 U* n8 T) \ db 39h,20h,26h,10h,2bh,10h,2bh,20h,2bh,40h,40h,10h,40h,10h,20h,10h
9 F5 x  b2 c! x9 ^  S db 20h,10h,2bh,10h,26h,30h,30h,80h,00H
1 K8 h: q- Z+ X. r' v  r% rEND
; ?4 s  G7 ?2 v音乐程序汇编代码代码2 -------------Voice1.asm--------------------------
) F6 e# F; P+ A3 O- k;标题    '八月桂花香'发声程序        
. t# ?& `* w$ n1 b" W$ w0 G/ H;摘要    详见'无线电'92年3期
;作者    周振安
  ORG     0000H
5 P' ~* s. K% l$ J9 b        LJMP    START
# A0 t6 a+ G# M/ J2 o+ [/ f3 b        ORG     000BH
        INC     20H     ;中断服务,中断计数器加1
2 [% a* e' m# |5 r7 J! B        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH  ;12M晶振，形成10毫秒中断
        RETI
4 ]; O4 u. l# V! F* m4 w3 a5 l6 GSTART:  
        MOV     SP,#50H
        MOV     TH0,#0D8H
        MOV     TL0,#0EFH
- R8 ^2 Y6 [, ^, O9 Q        MOV     TMOD,#01H
        MOV     IE,#82H
MUSIC0:
' R' C- [9 d$ X5 |9 Y' u9 o        NOP
* n9 f  n$ o6 u: _' C* A6 _& }        MOV     DPTR,#DAT      ;表头地址送DPTR
* J, a) D/ k, v% `# C        MOV     20H,#00H        ;中断计数器清0
# q# v+ I0 y- \# N3 i1 c5 g        MOV     B,#00H          ;表序号清0
MUSIC1:
2 k6 ]; |2 l2 }( K) l+ g; F1 l        NOP
; v8 |7 Q9 \3 F# L+ i; J5 S        CLR     A
( T2 @: t0 o- g7 \/ i. n2 m        MOVC    A,@A+DPTR       ;查表取代码
" K0 T3 z- `; P' H! g  X+ z        JZ      END0     ;是00H,则结束
        CJNE    A,#0FFH,MUSIC5
6 @: G6 I9 s. y+ K7 e        LJMP    MUSIC3
1 f3 q% I! C1 f2 E( ]' T* l. mMUSIC5:
6 ]7 Y! G. T# Y/ _3 v; a        NOP
        MOV     R6,A
0 O. ?" ^8 \( O        INC     DPTR
        MOV     A,B
7 e7 W$ S0 G+ A9 C1 f1 U        MOVC    A,@A+DPTR       ;取节拍代码送R7
        MOV     R7,A
$ d  O$ R2 C. d1 w' k        SETB    TR0             ;启动计数
; ^) C9 `; I7 hMUSIC2:
' B1 j: L( ~4 _1 |6 Y        NOP
) C8 w" O4 _# w1 P' W        CPL     P1.0
) V  V* v2 y) S8 ]+ k0 D        MOV     A,R6
        MOV     R3,A
        LCALL   DEL
        MOV     A,R7
        CJNE    A,20H,MUSIC2    ;中断计数器(20H)=R7否?
                                ;不等,则继续循环
* o& T9 n, A, m        MOV     20H,#00H        ;等于,则取下一代码
        INC     DPTR
;        INC     B
        LJMP    MUSIC1
MUSIC3:
) M$ T, C# o/ ^- C7 Z' q1 b, z        NOP
% C0 \5 l/ X( y        CLR     TR0     ;休止100毫秒
        MOV     R2,#0DH
, i7 `# b: A" OMUSIC4:
% u5 N& w; f: N; d  E$ U- |        NOP
5 m# n4 s+ Z* D$ V" g8 E$ D        MOV     R3,#0FFH
        LCALL   DEL
; e0 Q1 a7 `; B% i4 R4 M  c        DJNZ    R2,MUSIC4
        INC     DPTR
        LJMP    MUSIC1
6 d1 b2 f4 [, u& V7 R& V8 ^END0:
        NOP
        MOV     R2,#64H ;歌曲结束,延时1秒后继续
+ i& `# [$ o- Y" @MUSIC6:
3 X8 d5 h1 F# I, F        MOV     R3,#00H
1 \" g: p) D! ?! ?        LCALL   DEL
8 }4 h+ U5 V% A+ m. T        DJNZ    R2,MUSIC6
: h6 W) m& p/ a+ q8 W( E        LJMP    MUSIC0
( J  A0 r' M4 ?) yDEL:
        NOP
7 u2 N+ n, W, vDEL3:                  
( h0 P) |/ h6 ~3 l, _, b        MOV     R4,#02H
) m- `# H6 V3 B5 T8 g0 J% J+ j3 ZDEL4:   
6 K" a( I, @* g( \: H/ j        NOP
        DJNZ    R4,DEL4
# v" H) d5 P) C& k        NOP
( U- [8 m* n* F6 Q        DJNZ    R3,DEL3
) S! g6 b" M+ p; t" c- [        RET
7 y4 I4 e" Z# J7 h4 z        NOP
DAT:   
8 d' c( v( X. F. ^        DB      18H,     30H,     1CH,     10H
        DB      20H,     40H,     1CH,     10H     
        DB      18H,     10H,     20H,     10H
; v9 ^" @& M8 O        DB      1CH,     10H,     18H,     40H
        DB      1CH,     20H,     20H,     20H
        DB      1CH,     20H,     18H,     20H     
        DB      20H,     80H,     0FFH,    20H
, a7 O' B  D* ~% {5 N8 l! c        DB      30H,     1CH,     10H  ,   18H
        DB      20H,     15H,     20H ,    1CH
        DB      20H,     20H,     20H ,    26H
! |; C) `1 w# x        DB      40H,     20H ,    20H ,    2BH
; N( A% }2 c) d* Q  K! N        DB      20H,     26H,     20H ,    20H     
        DB      20H,     30H ,    80H ,    0FFH
        DB      20H,     20H,     1CH ,    10H
' J- n( H' v. L# [4 ?        DB      18H,     10H,     20H ,    20H
        DB      26H,     20H ,    2BH ,    20H
        DB      30H,     20H ,    2BH ,    40H
: Q7 o& ?4 j" ]  Z, E9 p. l        DB      20H,     20H  ,   1CH  ,   10H
        DB      18H,     10H,     20H,     20H
) B! Q. z3 h2 ]/ \1 F        DB      26H,     20H ,    2BH,     20H
0 F; ?& ^; l7 {" F# s0 V        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
5 j( \5 \( Q. c' P        DB      18H,     20H ,    15H ,    20H
        DB      1CH,     20H ,    20H ,    20H
$ v8 g7 d; A9 b( p* N8 a$ \        DB      26H,     40H,     20H ,    20H     
" m3 z+ y; _6 n- w, n8 e- |        DB      2BH,     20H,     26H ,    20H     
        DB      20H,     20H,     30H ,    80H
        DB      20H,     30H,     1CH ,    10H
3 D; ?! }& O1 K  h7 y( h        DB      20H,     10H,     1CH ,    10H
0 A8 H1 L1 J6 E7 R        DB      20H,     20H,     26H  ,   20H
        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
+ S0 O. Z& _8 K  h# M' Q        DB      30H,     20H,     2BH ,    40H
; p& V8 H. {1 m        DB      20H,     30H,     1CH  ,   10H
        DB      18H,     20H ,    15H  ,   20H
  {9 u  X4 z: ~$ w  h' V; ~9 \        DB      1CH,     20H ,    20H  ,   20H
        DB      26H,     40H,     20H  ,   20H
3 X  k  S5 @* K4 b0 v- n        DB      2BH,     20H,     26H   ,  20H
        DB      20H,     20H,     30H,     30H      
        DB      20H,     30H,     1CH,     10H
7 g. _% ?2 L9 z. \$ l6 v; R        DB      18H,     40H,     1CH,     20H
( X5 G1 P5 a. j        DB      20H,     20H,     26H,     40H
        DB      13H,     60H,     18H ,    20H
& r8 k7 P: j0 U4 e: G3 j1 ]        DB      15H,     40H,     13H ,    40H
        DB      18H,     80H,     00H
( u% X- f& p8 y. ^8 Oend

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