单片机演奏音乐原理与模拟实验

利用单片机演奏音乐大概是单片机爱好者感兴趣的问题之一。这里我们用网站提供的实验板来做这个实验，并且了解单片机演奏音乐的基本原理，和相关的源程序。

首先来完成必要的硬件部分，硬件部分比较简单，如下图：

AT89C51单片机的P2.5口控制一个8550的三极管，三极管控制电磁蜂鸣器的电源通断。

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，200HZ音频的变化周期为1/200秒，即5ms。这样，当P2.5的高电平或低电平的持续时间为2.5ms时就能发出200HZ的音调。

乐曲中，每一音符对应着确定的频率，我们将每一音符的时间常数和其相应的节拍常数作为一组，按顺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，就可以实现演奏效果。

此外，结束符和体止符可以分别用代码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，则产生相应的停顿效果。

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同的音符。

程序框图如图2所示。

下面给出程序序请单，可直接在51实验板上进行演奏。本程序演奏的是民歌“八月桂花遍地开”，C调，节奏为94拍/分。网友也可以自行找出一首歌，将乐曲翻译成码表输入机器，而程序不变。本实验方法简便，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。

 
 
;标题 '八月桂花香'发声程序
 
ORG 0000H
LJMP START
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
MOV TL0,#0EFH
MOV TMOD,#01H
MOV IE,#82H
MUSIC0:
NOP
MOV DPTR,#DAT ;表头地址送DPTR
 
MOV 20H,#00H ;中断计数器清0
 
MUSIC1:
NOP
CLR A ;A清零
 
MOVC A,@A+DPTR;查表取代码
 
JZ END0 ;是00H,则结束
 
CJNE A,#0FFH,MUSIC5 ;如果是休止符，往下执行
 
LJMP MUSIC3
MUSIC5:
NOP
MOV R6,A ;R6=18H音符的频率
 
INC DPTR ;DPTR加一
 
MOV A,#0
MOVC A,@A+DPTR;取节拍代码送R7
 
MOV R7,A ;R7=30H音符发音的时间
 
SETB TR0 ;启动计数
 
MUSIC2:
NOP
CPL P2.5 ;P2.5是音乐输出引脚
 
MOV A,R6
MOV R3,A ;R3=R6=18H
 
LCALL DEL
MOV A,R7
CJNE A,20H,MUSIC2 ;中断计数器(20H)=R7否?
 
;不等,则继续循环
 
MOV 20H,#00H ;等于,则取下一代码
 
INC DPTR
LJMP MUSIC1
MUSIC3:
NOP ;休止100毫秒
 
CLR TR0
MOV R2,#0DH ;R2=13
 
MUSIC4:
NOP
MOV R3,#0FFH ;R3=255
 
LCALL DEL
DJNZ R2,MUSIC4
INC DPTR
LJMP MUSIC1
END0:
NOP
MOV R2,#0FFH ;歌曲结束,延时1秒后继续
 
MUSIC6:
MOV R3,#00H
LCALL DEL
DJNZ R2,MUSIC6
LJMP MUSIC0
DEL:
NOP
DEL3:
MOV R4,#02H
DEL4:
NOP
DJNZ R4,DEL4
NOP
DJNZ R3,DEL3
RET
NOP
DAT:
DB 18H, 30H, 1CH, 10H
DB 20H, 40H, 1CH, 10H
DB 18H, 10H, 20H, 10H
DB 1CH, 10H, 18H, 40H
DB 1CH, 20H, 20H, 20H
DB 1CH, 20H, 18H, 20H
DB 20H, 80H, 0FFH, 20H
DB 30H, 1CH, 10H , 18H
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
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
DB 20H, 30H, 1CH , 10H
DB 18H, 20H , 15H , 20H
DB 1CH, 20H , 20H , 20H
DB 26H, 40H, 20H , 20H
DB 2BH, 20H, 26H , 20H
DB 20H, 20H, 30H , 80H
DB 20H, 30H, 1CH , 10H
DB 20H, 10H, 1CH , 10H
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
DB 30H, 20H, 2BH , 40H
DB 20H, 30H, 1CH , 10H
DB 18H, 20H , 15H , 20H
DB 1CH, 20H , 20H , 20H
DB 26H, 40H, 20H , 20H
DB 2BH, 20H, 26H , 20H
DB 20H, 20H, 30H, 30H
DB 20H, 30H, 1CH, 10H
DB 18H, 40H, 1CH, 20H
DB 20H, 20H, 26H, 40H
DB 13H, 60H, 18H , 20H
DB 15H, 40H, 13H , 40H
DB 18H, 80H, 00H
END