音乐发生器的设计与实现

1、实验课程名称：监测控制系统应用 实验五实验项目名称：音乐发生器的设计与实现 实验成绩： 实验者： 专业班级： 电信130 班 同组者： 111 实验日期： 周四34节课 一实验内容掌握单片机片内定时器应用设计技巧，会确定定时器的时间常数，能够进行定时器的初始化编程。掌握利用微处理器设计音乐发生器的方法二探究内容1.利用定时器产生特定的频率信号，设计一个音乐发生器，可以循环播放音乐，候选乐曲3首。2.用按键选择播放哪一首音乐。有音乐播放的启停键。3.用8个LED灯随节拍闪烁（选做）4扩展内容（选做），用7个按键分别产生音阶1、2、3、4、5、6、7，按一下键，即产生一个节拍的相应音符，也就是设计

2、电子琴。3 实验设计：1.设计要求具体任务：（1）设计一个音乐发生器，候选音乐有三种，K1可启动停止音乐，K2用于选择音乐段；（2）用proteous仿真电路，保证设计的正确性；（3） 基于开发板完成实物制作。2. 探究内容：（1）如何利用音阶计算定时器的时间常数？（2）音乐声音的洪亮稳定如何保证？（3）节拍如何实现？3、 实验设计：1.设计音乐发生器的基本任务的基本任务：（1）研究产生音阶1、2、3、4、5、6、7的方法，计算7个音阶对应的时间常数（2）设计产生单首乐曲循环的软件，调试后下载到开发板（3） 设计产生3首乐曲的音乐发生器，用按键选择循环的单曲，调试后下载到开发板，运行。2.相关

3、知识介绍 2.3 音阶对应频率计数初值的计算单片机的振荡频率为fosc12MHz ，通过定时器T0溢出后对P3.0口取反产生方波，故定时器溢出时间为1/2f 。由： ， 则定时初值为：以音阶“1”为例：f523 Hz，则T1/f 定时初值：用同一方法可求出其它音阶所对应的频率定时初值，将其制表放在程序中，通过查表向定时器T0装入所要求的定时初值，即可产生某一音阶所对应的频率的方波信号。C调的音阶及其频率、在单片机中的定时初值对应如下： 四原理图1.音乐播放器原理图因为开发板上面的蜂鸣器为无源蜂鸣器，所以设计时要适应开发板的情况进行设计。K1、K2按键用来进行上一曲和下一曲的选择，K3为暂停/开

4、始按键，P2.0接蜂鸣器，P1口接LED灯，用LED灯显示节拍。2.电子琴原理图上面七个键按下分别发出哆嘞咪发嗦啦嘻的音，第八个按键选择音调的高低。最下面的按键用来控制使用和暂停。五实验结果音乐播放器仿真和实物都能正常的播放音乐，并且能够实现上一曲、下一曲的选择，并且有暂停和播放的功能，电子琴也能够正常发音，可以演奏音乐。六、结果分析及总结（1）如何利用音阶计算定时器的时间常数？单片机的振荡频率为fosc12MHz ，通过定时器T0溢出后对P3.0口取反产生方波，故定时器溢出时间为1/2f 。由： ， 则定时初值为：以音阶“1”为例：f523 Hz，则T1/f 定时初值：用同一方法可求出其它音

5、阶所对应的频率定时初值，将其制表放在程序中，通过查表向定时器T0装入所要求的定时初值，即可产生某一音阶所对应的频率的方波信号。（2）节拍如何实现？取乐曲节拍的长度为0.4s ，即1拍0.4s ，由定时器T1控制延时。设置定时器T1的定时中断T50ms ，采用定时方式1。由：，则定时初值X3C0BH因此1拍0.4s8*50ms，即通过定时器T1的定时中断8次，产生8*50ms的定时，就可以满足1节拍的定时要求。以此类推，通过定时中断N次，可产生N*50ms的定时以满足1/4拍、1/2拍、1拍、2拍等不同节拍的定时要求。由此可知，节拍值只能是整数值。（3）音乐声音的洪亮稳定如何保证？这里的“源”不

6、是指电源。而是指震荡源。 也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫。 而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K5K的方波去驱动它。 此次设计初，由于没意识到蜂鸣器驱动分为有源驱动和无源驱动，在使用网上的乐谱和相应的函数设计音乐播放器时，不能正确产生音乐，后来查资料才发现有无源和有源之分，有源和无源蜂鸣器的发声原理不同，故其乐谱会有所不同。 乐谱可以放在一个乐谱表中，通过查表来实现音乐的播放，要想循环播放一首歌，可以加一句查询语句，因为一条语句的执行时间非常短，对乐曲的演奏没有影响，在判断乐曲播放完后，继续回到乐曲开始，便可实现循环播放。附录：音乐播放器程序

7、#include /*- 硬件端口定义-*/sbit SPK=P20; /定义音乐输出端口sbit key1=P32; /定义按键 用于 暂停sbit key2=P33; /定义按键 用于 切换unsigned char W=0,T;/用于选择音乐unsigned char Timer0_H,Timer0_L,Time;void delay5ms(void) /误差 0us unsigned char a,b; for(b=185;b0;b-) for(a=12;a0;a-);void delay500ms(void) /误差 0us unsigned char a,b,c; for(c=20

8、5;c0;c-) for(b=116;b0;b-) for(a=9;a0;a-);/世上只有妈妈好 数据表音谱,高中低音,音长code unsigned char MUSIC102= 6,2,3, 5,2,1, 3,2,2, 5,2,2, 1,3,2, 6,2,1, 5,2,1,6,2,4, 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,

9、1,1, 1,2,1, 5,1,6, 0,0,0 ;/送别 数据表音谱,高中低音,音长code unsigned char MUSIC1174=5,2,2,3,2,1,5,2,1,1,3,4, 6,2,2,1,3,2,5,2,4,5,2,2,1,2,1,2,2,1,3,2,2,2,2,1,1,2,1, 2,2,8,5,2,2,3,2,1,5,2,1,1,3,3,7,2,1, 6,2,2,1,3,2,5,2,4, 5,2,2, 2,2,1, 3,2,1,4,2,3, 7,1,1, 1,2,8, 6,2,2,1,3,2,1,3,4, 7,2,2,6,2,1,7,2,1, 1,3,4,6,2,1,7

10、,2,1,1,3,1,6,2,1,6,2,1, 5,2,1, 3,2,1,1,2,1, 2,2,8, 5,2,2,3,2,1,5,2,1, 1,3,3,7,2,1,6,2,2,1,3,2,5,2,4, 5,2,2,2,2,1,3,2,1,4,2,3,7,1,1, 1,2,8 ;/新年好 数据表音谱,高中低音,音长code unsigned char MUSIC290=1,2,1,1,2,1,1,2,2,5,1,2,3,2,1,3,2,1,3,2,2,1,2,2,1,2,1,3,2,1,5,2,2,5,2,2,4,2,1,3,2,1,2,2,4, 2,2,1,3,2,1,4,2,2,4,2,2,

11、 3,2,1,2,2,1,3,2,2,1,2,2, 1,2,1,3,2,1,2,2,2,5,1,2, 7,1,1,2,2,1,1,2,4 ;/童年 数据表音谱,高中低音,音长code unsigned char MUSIC3423=5,1,1,5,1,1,3,1,1,5,1,2,3,1,1,5,1,2, 6,1,1,6,1,1,1,2,1,6,1,2,6,1,1,1,2,2, 2,2,1,2,2,1,3,2,1,2,2,2,5,1,1,6,1,1,5,1,1, 1,2,1,1,2,1,5,1,1,1,2,1,1,2,1,1,2,2,1,2,1, 1,2,1,5,1,2,1,2,1,6,1,1,

12、5,1,1,3,1,1, 2,1,1, 1,1,2,3,1,1,5,1,1,5,1,2,5,1,1,3,1,1, 6,1,1, 6,1,1,1,2,1,6,1,1,6,1,1,6,1,1,6,1,1,5,1,1, 1,2,2,1,2,1,1,2,1,1,2,1,6,1,1,1,2,1,6,1,1, 5,1,2,0,2,1,3,1,1,6,1,1,1,2,1,6,1,1,5,1,1, 3,1,1,2,1,1,3,1,1,5,1,1,5,1,2,5,1,1,3,1,1, 6,1,1,6,1,1,1,2,1,6,1,1,6,1,1,6,1,1,6,1,1,5,1,1, 1,2,2,1,2,1,1,2

13、,1,1,2,1,6,1,1,6,1,1,1,2,1, 2,2,2,0,2,1,5,1,1,2,2,1,5,2,1,2,2,2, 5,2,1,5,2,2,5,2,1,5,2,1,5,2,1,3,2,1,2,2,1, 1,2,1,1,2,2,6,1,1,6,1,1,1,2,1,6,1,1,1,2,1, 2,2,1, 2,2,1,2,2,1,2,2,1,2,2,1,1,2,1,3,2,1,2,2,1, 2,2,8,3,2,1,3,2,2,3,2,1,3,2,2,2,2,2, 1,2,1,1,2,2,1,2,1,2,2,1,1,2,1,6,1,1,5,1,1, 5,1,1,5,1,2,5,1,1,6

14、,1,1,5,1,1,2,2,1,3,2,1, 1,2,8, 1,2,1,5,1,2,1,2,1,6,1,1,5,1,1,3,1,1, 2,1,1, 1,2,6,0,2,2 ;/ 音阶频率表 高八位code unsigned char FREQH=0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8, 0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC, 0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF, ; /1,2,3,4,5,6,7,8,i / 音阶频率表 低八位c

15、ode unsigned char FREQL=0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6,0x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,0x8F,0xEE,0x44,0x6B,0xB4,0xF4,0x2D,0x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16, ;/1,2,3,4,5,6,7,8,i/*- uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时 长度如下 T=tx2+5 uS

16、 -*/void DelayUs2x(unsigned char t) while(-t);/*- mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编-*/void DelayMs(unsigned char t) while(t-) /大致延时1mSDelayUs2x(245);DelayUs2x(245); /*- 节拍延时函数 各调1/4节拍时间： 调4/4 125ms 调2/4 250ms 调3/4 187ms-*/void delay(unsigned

17、char t) unsigned char i;for(i=0;it;i+) DelayMs(250); TR0=0;/*- 定时器0中断-*/void TIM0_ISR() interrupt 1TR0=0; SPK=!SPK;TH0=Timer0_H;TL0=Timer0_L;TR0=1;/*- 歌曲处理函数-*/void Song()TH0=Timer0_H;/赋值定时器时间，决定频率TL0=Timer0_L;TR0=1; /打开定时器delay(Time); /延时所需要的节拍 /*- 主函数-*/void led(unsigned char a);void main(void)uns

18、igned int i;unsigned char k;TMOD|=0x01; /置定时器0工作方式1EA=1; /打开全局中断ET0=1; /打开 定时器0 中断EX0=1;/打开 外部中断0 中断IT0=1;/设置为下降沿中断EX1=1;/打开 外部中断1 中断IT1=1;/设置为下降沿中断PX1=1;/设置 外部中断1 为高优先级while(1) /i=0;if(W=0) T=W; for(i=0;i100;i=i+3) /音乐数组长度 ，唱完从头再来led(MUSICi); k=MUSICi+7*MUSICi+1-1;/去音符振荡频率所需数据 Timer0_H=FREQHk; Time

19、r0_L=FREQLk; Time=MUSICi+2; /节拍时长 / i=i+3; Song();if(T!=W)break; if(W=1) T=W; for(i=0;i174;i=i+3) /音乐数组长度 ，唱完从头再来led(MUSIC1i); k=MUSIC1i+7*MUSIC1i+1-1;/去音符振荡频率所需数据 Timer0_H=FREQHk; Timer0_L=FREQLk; Time=MUSIC1i+2; /节拍时长 / i=i+3; Song();if(T!=W)break; if(W=2) T=W; for(i=0;i90;i=i+3) /音乐数组长度 ，唱完从头再来le

20、d(MUSIC2i); k=MUSIC2i+7*MUSIC2i+1-1;/去音符振荡频率所需数据 Timer0_H=FREQHk; Timer0_L=FREQLk; Time=MUSIC2i+2; /节拍时长 / i=i+3; Song();if(T!=W)break; if(W=3) T=W; for(i=0;i423;i=i+3) /音乐数组长度 ，唱完从头再来led(MUSIC3i); k=MUSIC3i+7*MUSIC3i+1-1;/去音符振荡频率所需数据 Timer0_H=FREQHk; Timer0_L=FREQLk; Time=MUSIC3i+2; /节拍时长 / i=i+3;

21、Song();if(T!=W)break; / 频谱函数void led(unsigned char a)switch(a)case 0:P1=0xff;break;case 1:P1=0x7f;break;case 2:P1=0x7e;break;case 3:P1=0x7c;break;case 4:P1=0x78;break;case 5:P1=0x70;break;case 6:P1=0x60;break;case 7:P1=0x40;break;case 8:P1=0x00;break;/外部中断0 中断服务程序用于暂停void zhongduan0() interrupt 0 de

22、lay5ms();/按键去抖if(!key1)while(!key1);/松手检测while(key1&T=W);/检测按键是否按下delay5ms();/按键去抖while(key1&T=W);/检测按键是否按下while(!key1&T=W);/松手检测/外部中断1 中断服务程序void zhongduan1() interrupt 2 delay5ms();/按键去抖if(!key2)if(W=3)W=0;elseW+;while(!key2);/松手检测delay500ms();电子琴程序#include #include #define uchar unsigned char#def

23、ine uint unsigned int/*子函数声明*/void Run();void PlayKey();void KeyScan();void KeyScan1();/*手动弹奏按键定义*/sbit Beep=P10;sbit key1=P20;sbit key2=P21;sbit key3=P22;sbit key4=P23;sbit key5=P24;sbit key6=P25;sbit key7=P26;sbit key8=P27;/*播放模式下按键定义*/sbit s3=P35;/暂停/播放键uchar Th0,Tl0;uchar key=0;/按键代号uchar yinfu,

24、jiepai,i,j,m;uchar gaodi=0;uchar flag=0;/暂停、开始uchar num;/全局变量uchar s1num;/暂停/播放键按下的次数/歌曲音符/*uchar code MusicCode=0xfc,0x0b,0xfc,0x43,0xfc,0xab,0xfd,0x08,0xfd,0x33,0xfd,0x81,0xfd,0xc7,0xfe,0x05,0xfe,0x21,0xfb,0x8f,0xfb,0x03;*/uchar code MusicCode=0xfc,0x44,0xfc,0xac,0xfd,0x09,0xfd,0x34,0xfd,0x82,0xfd

25、,0xc8,0xfe,0x06,0xfb,0x04,0xfb,0x90,0xfc,0x0c,0xfe,0x22,0xf9,0x5b,0xfa,0x15;/按键音符uchar code KeyCode=0xf8,0x8b,0xf9,0x5b,0xfa,0x14,0xfa,0x66,0xfb,0x03,0xfb,0x8f,0xfc,0x0b,/*低音*/0xfc,0x43,0xfc,0xab,0xfd,0x08,0xfd,0x33,0xfd,0x81,0xfd,0xc7,0xfe,0x05,/*中音*/0xfe,0x21,0xfe,0x55,0xfe,0x84,0xfe,0x99,0xfe,0xc

26、0,0xfe,0xe3,0xff,0x02/*高音*/;/*使能中断*/void interrupt0() interrupt 0 /外部终端0flag=flag;/*曲目选择外部中断*/void interrupt1() interrupt 2/外部终端1flag1=1;/*延时子程序*/void delay_1ms(uint i) uint k,x; for(x=0;xi;x+) for(k=0;k2) gaodi=0; else if(key1=0) delay_1ms(5); if(key1=0) while(!key1); key=1; else if(key2=0) delay_1ms(5); if(key2=0) while(!key2); key=2; else if(key3=0) delay_1ms(5); if(key3=0) while(!key3); key=3; else if(key4=0) delay_1ms(5);