音樂發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)

1、實(shí)驗(yàn)課程名稱：監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：音樂發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 實(shí)驗(yàn)成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)者： 專業(yè)班級(jí)： 電信130 班 同組者： 111 實(shí)驗(yàn)日期： 周四34節(jié)課 一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容掌握單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)器應(yīng)用設(shè)計(jì)技巧，會(huì)確定定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)，能夠進(jìn)行定時(shí)器的初始化編程。掌握利用微處理器設(shè)計(jì)音樂發(fā)生器的方法二探究?jī)?nèi)容1.利用定時(shí)器產(chǎn)生特定的頻率信號(hào)，設(shè)計(jì)一個(gè)音樂發(fā)生器，可以循環(huán)播放音樂，候選樂曲3首。2.用按鍵選擇播放哪一首音樂。有音樂播放的啟停鍵。3.用8個(gè)LED燈隨節(jié)拍閃爍（選做）4擴(kuò)展內(nèi)容（選做），用7個(gè)按鍵分別產(chǎn)生音階1、2、3、4、5、6、7，按一下鍵，即產(chǎn)生一個(gè)節(jié)拍的相應(yīng)音符，也就是設(shè)計(jì)

2、電子琴。3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1.設(shè)計(jì)要求具體任務(wù)：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)音樂發(fā)生器，候選音樂有三種，K1可啟動(dòng)停止音樂，K2用于選擇音樂段；（2）用proteous仿真電路，保證設(shè)計(jì)的正確性；（3） 基于開發(fā)板完成實(shí)物制作。2. 探究?jī)?nèi)容：（1）如何利用音階計(jì)算定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)？（2）音樂聲音的洪亮穩(wěn)定如何保證？（3）節(jié)拍如何實(shí)現(xiàn)？3、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1.設(shè)計(jì)音樂發(fā)生器的基本任務(wù)的基本任務(wù)：（1）研究產(chǎn)生音階1、2、3、4、5、6、7的方法，計(jì)算7個(gè)音階對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)（2）設(shè)計(jì)產(chǎn)生單首樂曲循環(huán)的軟件，調(diào)試后下載到開發(fā)板（3） 設(shè)計(jì)產(chǎn)生3首樂曲的音樂發(fā)生器，用按鍵選擇循環(huán)的單曲，調(diào)試后下載到開發(fā)板，運(yùn)行。2.相關(guān)

3、知識(shí)介紹 2.3 音階對(duì)應(yīng)頻率計(jì)數(shù)初值的計(jì)算單片機(jī)的振蕩頻率為fosc12MHz ，通過定時(shí)器T0溢出后對(duì)P3.0口取反產(chǎn)生方波，故定時(shí)器溢出時(shí)間為1/2f 。由： ， 則定時(shí)初值為：以音階“1”為例：f523 Hz，則T1/f 定時(shí)初值：用同一方法可求出其它音階所對(duì)應(yīng)的頻率定時(shí)初值，將其制表放在程序中，通過查表向定時(shí)器T0裝入所要求的定時(shí)初值，即可產(chǎn)生某一音階所對(duì)應(yīng)的頻率的方波信號(hào)。C調(diào)的音階及其頻率、在單片機(jī)中的定時(shí)初值對(duì)應(yīng)如下： 四原理圖1.音樂播放器原理圖因?yàn)殚_發(fā)板上面的蜂鳴器為無源蜂鳴器，所以設(shè)計(jì)時(shí)要適應(yīng)開發(fā)板的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。K1、K2按鍵用來進(jìn)行上一曲和下一曲的選擇，K3為暫停/開

4、始按鍵，P2.0接蜂鳴器，P1口接LED燈，用LED燈顯示節(jié)拍。2.電子琴原理圖上面七個(gè)鍵按下分別發(fā)出哆嘞咪發(fā)嗦啦嘻的音，第八個(gè)按鍵選擇音調(diào)的高低。最下面的按鍵用來控制使用和暫停。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果音樂播放器仿真和實(shí)物都能正常的播放音樂，并且能夠?qū)崿F(xiàn)上一曲、下一曲的選擇，并且有暫停和播放的功能，電子琴也能夠正常發(fā)音，可以演奏音樂。六、結(jié)果分析及總結(jié)（1）如何利用音階計(jì)算定時(shí)器的時(shí)間常數(shù)？單片機(jī)的振蕩頻率為fosc12MHz ，通過定時(shí)器T0溢出后對(duì)P3.0口取反產(chǎn)生方波，故定時(shí)器溢出時(shí)間為1/2f 。由： ， 則定時(shí)初值為：以音階“1”為例：f523 Hz，則T1/f 定時(shí)初值：用同一方法可求出其它音

5、階所對(duì)應(yīng)的頻率定時(shí)初值，將其制表放在程序中，通過查表向定時(shí)器T0裝入所要求的定時(shí)初值，即可產(chǎn)生某一音階所對(duì)應(yīng)的頻率的方波信號(hào)。（2）節(jié)拍如何實(shí)現(xiàn)？取樂曲節(jié)拍的長(zhǎng)度為0.4s ，即1拍0.4s ，由定時(shí)器T1控制延時(shí)。設(shè)置定時(shí)器T1的定時(shí)中斷T50ms ，采用定時(shí)方式1。由：，則定時(shí)初值X3C0BH因此1拍0.4s8*50ms，即通過定時(shí)器T1的定時(shí)中斷8次，產(chǎn)生8*50ms的定時(shí)，就可以滿足1節(jié)拍的定時(shí)要求。以此類推，通過定時(shí)中斷N次，可產(chǎn)生N*50ms的定時(shí)以滿足1/4拍、1/2拍、1拍、2拍等不同節(jié)拍的定時(shí)要求。由此可知，節(jié)拍值只能是整數(shù)值。（3）音樂聲音的洪亮穩(wěn)定如何保證？這里的“源”不

6、是指電源。而是指震蕩源。 也就是說，有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要一通電就會(huì)叫。 而無源內(nèi)部不帶震蕩源，所以如果用直流信號(hào)無法令其鳴叫。必須用2K5K的方波去驅(qū)動(dòng)它。 此次設(shè)計(jì)初，由于沒意識(shí)到蜂鳴器驅(qū)動(dòng)分為有源驅(qū)動(dòng)和無源驅(qū)動(dòng)，在使用網(wǎng)上的樂譜和相應(yīng)的函數(shù)設(shè)計(jì)音樂播放器時(shí)，不能正確產(chǎn)生音樂，后來查資料才發(fā)現(xiàn)有無源和有源之分，有源和無源蜂鳴器的發(fā)聲原理不同，故其樂譜會(huì)有所不同。 樂譜可以放在一個(gè)樂譜表中，通過查表來實(shí)現(xiàn)音樂的播放，要想循環(huán)播放一首歌，可以加一句查詢語句，因?yàn)橐粭l語句的執(zhí)行時(shí)間非常短，對(duì)樂曲的演奏沒有影響，在判斷樂曲播放完后，繼續(xù)回到樂曲開始，便可實(shí)現(xiàn)循環(huán)播放。附錄：音樂播放器程序

7、#include<reg52.h> /*- 硬件端口定義-*/sbit SPK=P20; /定義音樂輸出端口sbit key1=P32; /定義按鍵 用于 暫停sbit key2=P33; /定義按鍵 用于 切換unsigned char W=0,T;/用于選擇音樂unsigned char Timer0_H,Timer0_L,Time;void delay5ms(void) /誤差 0us unsigned char a,b; for(b=185;b>0;b-) for(a=12;a>0;a-);void delay500ms(void) /誤差 0us unsign

8、ed char a,b,c; for(c=205;c>0;c-) for(b=116;b>0;b-) for(a=9;a>0;a-);/世上只有媽媽好 數(shù)據(jù)表音譜,高中低音,音長(zhǎng)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

9、,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 ;/送別 數(shù)據(jù)表音譜,高中低音,音長(zhǎng)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,

10、4, 7,2,2,6,2,1,7,2,1, 1,3,4,6,2,1,7,2,1,1,3,1,6,2,1,6,2,1, 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 數(shù)據(jù)表音譜,高中低音,音長(zhǎng)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,

11、2,1,2,2,4, 2,2,1,3,2,1,4,2,2,4,2,2, 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 數(shù)據(jù)表音譜,高中低音,音長(zhǎng)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,

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

13、,6,1,1,6,1,1,5,1,1, 1,2,2,1,2,1,1,2,1,1,2,1,6,1,1,6,1,1,1,2,1, 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

14、,1,6,1,1,5,1,1, 5,1,1,5,1,2,5,1,1,6,1,1,5,1,1,2,2,1,3,2,1, 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 ;/ 音階頻率表 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

15、, ; /1,2,3,4,5,6,7,8,i / 音階頻率表 低八位code 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延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號(hào)字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶

16、振12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編,大致延時(shí) 長(zhǎng)度如下 T=tx2+5 uS -*/void DelayUs2x(unsigned char t) while(-t);/*- mS延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號(hào)字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編-*/void DelayMs(unsigned char t) while(t-) /大致延時(shí)1mSDelayUs2x(245);DelayUs2x(245); /*- 節(jié)拍延時(shí)函數(shù) 各調(diào)1/4節(jié)拍時(shí)間： 調(diào)4/4 125ms 調(diào)2/4 250m

17、s 調(diào)3/4 187ms-*/void delay(unsigned char t) unsigned char i;for(i=0;i<t;i+) DelayMs(250); TR0=0;/*- 定時(shí)器0中斷-*/void TIM0_ISR() interrupt 1TR0=0; SPK=!SPK;TH0=Timer0_H;TL0=Timer0_L;TR0=1;/*- 歌曲處理函數(shù)-*/void Song()TH0=Timer0_H;/賦值定時(shí)器時(shí)間，決定頻率TL0=Timer0_L;TR0=1; /打開定時(shí)器delay(Time); /延時(shí)所需要的節(jié)拍 /*- 主函數(shù)-*/void

18、led(unsigned char a);void main(void)unsigned int i;unsigned char k;TMOD|=0x01; /置定時(shí)器0工作方式1EA=1; /打開全局中斷ET0=1; /打開 定時(shí)器0 中斷EX0=1;/打開 外部中斷0 中斷IT0=1;/設(shè)置為下降沿中斷EX1=1;/打開 外部中斷1 中斷IT1=1;/設(shè)置為下降沿中斷PX1=1;/設(shè)置 外部中斷1 為高優(yōu)先級(jí)while(1) /i=0;if(W=0) T=W; for(i=0;i<100;i=i+3) /音樂數(shù)組長(zhǎng)度 ，唱完從頭再來led(MUSICi); k=MUSICi+7*MU

19、SICi+1-1;/去音符振蕩頻率所需數(shù)據(jù) Timer0_H=FREQHk; Timer0_L=FREQLk; Time=MUSICi+2; /節(jié)拍時(shí)長(zhǎng) / i=i+3; Song();if(T!=W)break; if(W=1) T=W; for(i=0;i<174;i=i+3) /音樂數(shù)組長(zhǎng)度 ，唱完從頭再來led(MUSIC1i); k=MUSIC1i+7*MUSIC1i+1-1;/去音符振蕩頻率所需數(shù)據(jù) Timer0_H=FREQHk; Timer0_L=FREQLk; Time=MUSIC1i+2; /節(jié)拍時(shí)長(zhǎng) / i=i+3; Song();if(T!=W)break; if

20、(W=2) T=W; for(i=0;i<90;i=i+3) /音樂數(shù)組長(zhǎng)度 ，唱完從頭再來led(MUSIC2i); k=MUSIC2i+7*MUSIC2i+1-1;/去音符振蕩頻率所需數(shù)據(jù) Timer0_H=FREQHk; Timer0_L=FREQLk; Time=MUSIC2i+2; /節(jié)拍時(shí)長(zhǎng) / i=i+3; Song();if(T!=W)break; if(W=3) T=W; for(i=0;i<423;i=i+3) /音樂數(shù)組長(zhǎng)度 ，唱完從頭再來led(MUSIC3i); k=MUSIC3i+7*MUSIC3i+1-1;/去音符振蕩頻率所需數(shù)據(jù) Timer0_H=F

21、REQHk; Timer0_L=FREQLk; Time=MUSIC3i+2; /節(jié)拍時(shí)長(zhǎng) / i=i+3; Song();if(T!=W)break; / 頻譜函數(shù)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;

22、break;/外部中斷0 中斷服務(wù)程序用于暫停void zhongduan0() interrupt 0 delay5ms();/按鍵去抖if(!key1)while(!key1);/松手檢測(cè)while(key1&&T=W);/檢測(cè)按鍵是否按下delay5ms();/按鍵去抖while(key1&&T=W);/檢測(cè)按鍵是否按下while(!key1&&T=W);/松手檢測(cè)/外部中斷1 中斷服務(wù)程序void zhongduan1() interrupt 2 delay5ms();/按鍵去抖if(!key2)if(W=3)W=0;elseW+;whi

23、le(!key2);/松手檢測(cè)delay500ms();電子琴程序#include <reg52.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*子函數(shù)聲明*/void Run();void PlayKey();void KeyScan();void KeyScan1();/*手動(dòng)彈奏按鍵定義*/sbit Beep=P10;sbit key1=P20;sbit key2=P21;sbit key3=P22;sbit key4=P23;sbit key5=P24;sbi

24、t key6=P25;sbit key7=P26;sbit key8=P27;/*播放模式下按鍵定義*/sbit s3=P35;/暫停/播放鍵uchar Th0,Tl0;uchar key=0;/按鍵代號(hào)uchar yinfu,jiepai,i,j,m;uchar gaodi=0;uchar flag=0;/暫停、開始uchar num;/全局變量uchar s1num;/暫停/播放鍵按下的次數(shù)/歌曲音符/*uchar code MusicCode=0xfc,0x0b,0xfc,0x43,0xfc,0xab,0xfd,0x08,0xfd,0x33,0xfd,0x81,0xfd,0xc7,0xf

25、e,0x05,0xfe,0x21,0xfb,0x8f,0xfb,0x03;*/uchar code MusicCode=0xfc,0x44,0xfc,0xac,0xfd,0x09,0xfd,0x34,0xfd,0x82,0xfd,0xc8,0xfe,0x06,0xfb,0x04,0xfb,0x90,0xfc,0x0c,0xfe,0x22,0xf9,0x5b,0xfa,0x15;/按鍵音符uchar code KeyCode=0xf8,0x8b,0xf9,0x5b,0xfa,0x14,0xfa,0x66,0xfb,0x03,0xfb,0x8f,0xfc,0x0b,/*低音*/0xfc,0x43,

26、0xfc,0xab,0xfd,0x08,0xfd,0x33,0xfd,0x81,0xfd,0xc7,0xfe,0x05,/*中音*/0xfe,0x21,0xfe,0x55,0xfe,0x84,0xfe,0x99,0xfe,0xc0,0xfe,0xe3,0xff,0x02/*高音*/;/*使能中斷*/void interrupt0() interrupt 0 /外部終端0flag=flag;/*曲目選擇外部中斷*/void interrupt1() interrupt 2/外部終端1flag1=1;/*延時(shí)子程序*/void delay_1ms(uint i) uint k,x; for(x=0

27、;x<i;x+) for(k=0;k<110;k+); /*手動(dòng)彈奏按鍵掃描子程序*/void KeyScan() if(key8=0)/如果P2.2=0 delay_1ms(5); if(key8=0) /while(!key8)gaodi+; if(gaodi>2) 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