音樂盒播放器.ds.ppt

1、1、單片機是如何發(fā)出音樂聲 原理： 聲音是通過震動產生的。單片機對某一I/O引腳以一定的頻率循環(huán)置1 和清0，這一引腳便產生一定頻率的方波，該方法通過放大后作用于揚聲器便產生一定頻率的聲音。若改變輸出方波的頻率，產生的聲音也就改變了。通過控制輸出方波的時間長短，聲音的長短也就得到控制，因此，根據樂譜，單片機就可以產生音樂。音樂中最關鍵的兩個要素是音調和節(jié)拍。 音調表示一個音符唱多高的頻率， 節(jié)拍表示一個音符唱多長的時間。,一、單鍵演奏一組音符,1、單片機是如何發(fā)出音樂聲 一首音樂是由很多音符組合而成的，一個音符代表了一種頻率的樂聲，通過不同頻率樂聲的組合，就可以產生一首音樂了。這就是電子音樂的

2、基本方法。 單片機可以通過定時器生成不同頻率的信號，按照音樂音符的頻率來生成各種頻率的信號，并將其按照音樂構建好，然后將信號通過電聲器件轉換為聲波，這樣單片機就能發(fā)出一段音樂的聲音了。,一、單鍵演奏一組音符,2、音調的確定 音調就是我們常說的音高。它是由頻率來確定的！我們可以查出各個音符所對應的相應的頻率，那么現在就需要我們來用51來發(fā)出相應頻率的聲音！ 我們常采用的方法就是通過單片機的定時器定時中斷，將單片機上對應蜂鳴器的 I/O口來回取反，或者說來回清零，置位，從而讓蜂鳴器發(fā)出聲音，為了讓單片機發(fā)出不同頻率的聲音，我們只需將定時器預置不同的定時值就可實現。那么怎樣確定一個頻率所對應的定時器

3、的定時值呢？,一、單鍵演奏一組音符,2、音調的確定 例如：中音DO的頻率為523Hz，周期為：T=1/f=1912us 單片機上對應蜂鳴器的I/O 口來回取反的時間應即半個周期為：t=T/2=956us 這個時間t 就是單片機上定時器應有的中斷觸發(fā)時間。 只要將定時器的定時時間設置為956us，就可以產生頻率為523Hz的方波信號。 一般情況下，單片機奏樂時，其定時器為工作方式1，設振蕩器頻率為f，則定時器的予置初值由下式來確定： t=（216-X）*(12/f),一、單鍵演奏一組音符,2、音調的確定 因此定時器的高低計數器的初值為： TH =X/ 256 = ( 216 t* f/12) /

4、 256 TL = X % 256 = (216t* f/12) %256,一、單鍵演奏一組音符,C調各音符頻率與計數值T的對照表如圖所示：,2、音調的確定 一般我們要為這個音符建立一個表格，有助于單片機通過查表的方式來獲得相應的數據。 uint code tab=63628,63835,64021,64103, 64260,64400,64524,64580, 64684,64777,64820,64898, 64968,95030,65058,65110;,一、單鍵演奏一組音符,實例演示： 要求：用一只單鍵產生一組音符的聲音，發(fā)聲從低音階向高音階進展，可以通過虛擬示波器觀察到單片機產生的方

5、波的周期變化。單片機演奏音樂的電路只需要單片機和聲音播放電路，電路原理圖如圖所示。,一、單鍵演奏一組音符,三極管,蜂鳴器,一、單鍵演奏一組音符,一、單鍵演奏一組音符,節(jié)拍的實現： 在一張樂譜中，我們經常會看到這樣的表達式，如1=C (4/4) 、1=G(3/4) 等等，這里1=C (4/4),1=G(3/4) 表示樂譜的曲調，與前面所談的音調有很大的關聯，4/4、3/4 就是用來表示節(jié)拍的。以3/4 為例加以說明，它表示樂譜中以四分音符為節(jié)拍，每一小結有三拍。,二、演奏一首音樂,其中1 、2 為一拍，3、4、5為一拍，6為一拍共三拍。1 、2的時長為四分音符的一半，即為八分音符長，3、4的時長

6、為八分音符的一半，即為十六分音符長，5的時長為四分音符的一半，即為八分音符長，6的時長為四分音符長。,二、演奏一首音樂,樂曲的數據，一般寫入數據表，表中每三個數字，說明了一個音符，它們分別代表： 第一個數字是音符的數值1234567之一，代表多來咪.； 第二個數字是123之一，代表低音、中音、高音； 第三個數字是時間長度，以半拍為單位。 樂曲數據表的結尾是三個0。 樂譜中數字上面帶點表示高音，下面帶點表示低音。什么都不帶表示中音。 下劃線：單個數字是四分音符，兩個數字下畫一條線是八分音符了。 感興趣的同學應該去查看樂譜相關的知識。,二、演奏一首音樂,據此就可以寫出送別前二小節(jié)的數據表： cod

7、e unsigned char sszymmh = 5, 2, 2, 3, 2, 1, 5, 2, 1, 1, 3, 4, /嗦,中音,2個半拍;咪,中音,1個半拍;嗦,中音,1個半拍;哆,高音,4個半拍 6, 2, 2, 1, 3, 2, 5, 2, 4, /啦,中音,2個半拍;哆,高音,1個半拍;嗦,中音,4個半拍 0, 0, 0;,二、演奏一首音樂,單片機演奏音樂的電路只需要單片機和聲音播放電路，電路原理圖如圖所示。,二、演奏一首音樂,/*演奏“世上只有媽媽好”*/ #include sbit speaker = P30;unsigned char timer0h, timer0l, t

8、ime;/-/單片機晶振采用11.0592MHz,二、演奏一首音樂,/各種音符頻率所對應的、半周期的定時時間初始值。 / 頻率-半周期數據表 高八位 code unsigned char FREQH = 0 xF2, 0 xF3, 0 xF5, 0 xF5, 0 xF6, 0 xF7, 0 xF8, /低音1234567 0 xF9, 0 xF9, 0 xFA, 0 xFA, 0 xFB, 0 xFB, 0 xFC, 0 xFC,/1,2,3,4,5,6,7,i 0 xFC, 0 xFD, 0 xFD, 0 xFD, 0 xFD, 0 xFE, /中音 234567 0 xFE, 0 xFE,

9、 0 xFE, 0 xFE, 0 xFE, 0 xFE, 0 xFF; /高音 1234567 / 頻率-半周期數據表 低八位code unsigned char FREQL = 0 x42, 0 xC1, 0 x17, 0 xB6, 0 xD0, 0 xD1, 0 xB6, /低音1234567 0 x21, 0 xE1, 0 x8C, 0 xD8, 0 x68, 0 xE9, 0 x5B, 0 x8F, /1,2,3,4,5,6,7,i 0 xEE, 0 x44, 0 x6B, 0 xB4, 0 xF4, 0 x2D, /中音音 234567 0 x47, 0 x77, 0 xA2, 0

10、xB6, 0 xDA, 0 xFA, 0 x16; /高音 1234567,二、演奏一首音樂,二、演奏一首音樂,/世上只有媽媽好數據表 要想演奏不同的樂曲, 只需要修改這個數據表code unsigned char sszymmh = 6, 2, 3, 5, 2, 1, 3, 2, 2, 5, 2, 2, 1, 3, 2, 6, 2, 1, 5, 2, 1, /一個音符有三個數字。前為第幾個音、中為第幾個八度、后為時長（以半拍為單位）。/6, 2, 3 分別代表：, 中音, 個半拍;/5, 2, 1 分別代表：, 中音, 個半拍;/3, 2, 2 分別代表：, 中音, 個半拍;/5, 2, 2

11、 分別代表：, 中音, 個半拍;/1, 3, 2 分別代表：, 高音, 個半拍;/6, 2, 4, 3, 2, 2, 5, 2, 1, 6, 2, 1, 5, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 2, 1,6, 1, 1, 5, 2, 1, 3, 2, 1, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 2,5, 2, 1, 6, 2, 1, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 4, 5, 2, 3, 3, 2, 1,2, 2, 1, 1, 2, 1, 6, 1, 1, 1, 2, 1, 5, 1, 6, 0, 0, 0;/-,二、演奏一首音樂,/*定時器T0中

12、斷函數*/ void t0int() interrupt 1 /T0中斷程序，控制發(fā)音的音調 TR0 = 0; /先關閉T0 speaker = !speaker; /輸出方波, 發(fā)音 TH0 = timer0h; /下次的中斷時間, 這個時間, 控制音調高低 TL0 = timer0l; TR0 = 1; /啟動T0 /*延時程序控制發(fā)音的時長*/ void delay(unsigned char t) /延時程序，控制發(fā)音的時間長度 unsigned char t1; unsigned long t2; for(t1 = 0; t1 t; t1+) /雙重循環(huán), 共延時t個半拍 for(t

13、2 = 0; t2 8000; t2+); /延時期間, 可進入T0中斷去發(fā)音 TR0 = 0; /關閉T0, 停止發(fā)音 ,二、演奏一首音樂,/*演奏一個音符*/ void song() /演奏一個音符 TH0 = timer0h; /控制音調 TL0 = timer0l; TR0 = 1; /啟動T0, 由T0輸出方波去發(fā)音 delay(time); /控制時間長度 ,二、演奏一首音樂,/*演奏一個音符*/ void main(void) unsigned char k, i; TMOD = 1; /置T0定時工作方式1 ET0 = 1; /開T0中斷 EA = 1; /開CPU中斷 whi

14、le(1) i = 0; time = 1; while(time) k = sszymmhi + 7 * sszymmhi + 1 - 1; /第i個是音符, 第i+1個是第幾個八度 timer0h = FREQHk; /從數據表中讀出頻率數值 timer0l = FREQLk; /實際上, 是定時的時間長度 time = sszymmhi + 2; /讀出時間長度數值 i += 3; song(); /發(fā)出一個音符 ,課后思考： 增加一個按鍵控制選播多首音樂？ 也可以增加一個數碼管用于顯示正在播放的是第幾首歌曲？,（1）任務要求： 采用單片機控制方式，設計制造電子琴，能夠通過串口對鍵盤進行

15、簡單調音控制。電子琴具有16只音樂輸入鍵盤，可以進行簡單的音樂演奏。LED數碼管能顯示按下的鍵盤，實現單片機電子琴和PC之間的通信，能通過PC向單片機發(fā)送數據指令，實現對鍵盤所對應的高低音調整，并將PC所發(fā)送數據顯示出來。各工作小組對鍵盤調音的上調和下調指令碼分別為0-9和A-J。,三、簡易電子琴設計,（2）方案框圖 根據任務要求，單片機電子琴主控芯片為8051單片機，有16只音符輸入鍵盤，可以從PC輸入控制數碼，輸入數碼通過串口傳送給單片機，通過控制碼能調整音鍵的音階，并能顯示從PC輸入的數碼，用LED數碼管顯示音鍵名。電子琴方案框圖如圖所示。,三、簡易電子琴設計,單 片 機,PC串行輸入數

16、碼,矩陣鍵盤,時鐘復位電源,LED顯示鍵盤名,中斷顯示輸入數碼,聲頻播放,（2）硬件電路 輸入鍵盤設計： 矩陣鍵盤：4*4=16只按鍵，P1口接矩陣鍵盤 采用虛擬終端VIRTUAL TERMINAL模擬PC的作用。 虛擬終端接單片機串口，單片機的發(fā)送端接虛擬終端接收端，單片機的接收端連虛擬終端發(fā)送端 P3.7端輸出音頻信號，并連接虛擬示波器以測試音頻方波的周期，觀察控制數碼的調音效果。 P0端口接LED數碼管顯示音鍵名。 電子琴電路原理圖如圖所示：,三、簡易電子琴設計,三、簡易電子琴設計,（3）軟件設計流程圖-電子琴主程序流程圖,三、簡易電子琴設計,初始化,是否有鍵按下,鍵盤掃描，識別按下鍵的

17、列值,鍵盤掃描，識別按下鍵的行值,根據鍵值和控制碼，鍵音調整,停止定時器，關閉播放,Y,N,啟動定時器，生成方波信號播放音頻,（3）軟件設計流程圖電子琴串行通信流程圖,三、簡易電子琴設計,串行中斷入口,是否收到數據？,讀取數據，清除接收標志,鍵盤向下調音,Y,是否有下調控制碼?,是否有上調控制碼?,鍵盤向上調音,發(fā)送數據，清除發(fā)送標志,Y,N,N,N,Y,（4）源程序編寫 根據單片機串行通信的編寫步驟，首先是編寫定時器和串口的初始化。 串口工作在方式1，允許接收數據： SCON=0 x50; 定時器T0工作于方式1，T1工作于方式2： TMOD=0 x21; 波特率為9600，時鐘頻率為11.0592MHz，定時器初值TH1=TL1=0 xfd; 開中斷： EA=1;ET0=1;ET1=1;,三、簡易電子琴設計,（4）源程序編寫 矩陣鍵盤采用掃描方式判別按鍵是否按下。首先看是否有鍵按下，若有鍵按下，再判別按鍵的行列位置，根據行列位置得到按鍵的鍵值，將鍵名送LED