崔凱 孟祥順 李彬彬

【摘要】本文以AT89C51單片機(jī)為核心，利用C語言設(shè)計制作了《祝你生日快樂》歌曲的電子音樂。并在播放音樂的同時伴隨發(fā)光二極管的閃爍。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī);電子音樂

1.引言

以單片機(jī)為核心制作的電子音樂結(jié)構(gòu)簡單、成本經(jīng)濟(jì)、工作效果好，在兒童玩具、禮物等很多場合都能得到大規(guī)模的應(yīng)用。而利用單片機(jī)設(shè)計制作電子音樂對于高校學(xué)生理解、掌握單片機(jī)結(jié)構(gòu)與原理，熟悉編寫、調(diào)試程序，搭建硬件電路都有很大幫助。

2.單片機(jī)產(chǎn)生音樂的原理

聲音是通過物體的振動產(chǎn)生的。如果單片機(jī)通過某一I/O口以一定的頻率輸出高電平、低電平，這一引腳便產(chǎn)生了一定頻率的方波。該方波經(jīng)放大電路放大，加到揚聲器便會產(chǎn)生一定頻率的聲音。若方波頻率發(fā)生變化，則聲音頻率也隨之變化。通過控制輸出方波時間的長短，聲音的長短就會得到相應(yīng)控制。因此根據(jù)樂譜，單片機(jī)就可以產(chǎn)生電子音樂。

3.方波的產(chǎn)生

8051單片機(jī)產(chǎn)生固定頻率方波可以使用定時器/計數(shù)器T0或T1的溢出中斷。在中斷發(fā)生時，將P口引腳的電壓取反使其輸出方波。本文采用T1溢出中斷。在T1的溢出中斷服務(wù)程序中，執(zhí)行重新裝入計數(shù)初值，然后將輸出引腳電壓取反，在下次T1中斷時，P口引腳再取反，即可輸出方波。音樂節(jié)拍也可以利用延時程序來控制。

4.音符頻率與定時器初始值

本文單片機(jī)采用12MHZ脈沖，則一個幾周為1us，所以需要多長的時間（頻率），就可以個定時器裝入一個對應(yīng)的初始值。

5.音符節(jié)拍選擇

節(jié)拍就是音符演奏時間段長短。設(shè)一拍的十年為0.4秒，則其余拍數(shù)均可以此節(jié)拍推算出。而節(jié)拍的時間也可以通過延時實現(xiàn)。

6.音符代碼

程序中使用一個字節(jié)來表示音符和該音符的節(jié)拍，音符代碼的高4位是簡碼，由它可以找到對應(yīng)的定時器T1初始值;低4位代表音符節(jié)拍，其也可以通過查找節(jié)拍代碼表獲得。所以，我們只要找到《祝你生日快樂》這首樂曲的樂譜，找到其所對應(yīng)的“簡譜碼”做高4位，再找到對應(yīng)的節(jié)拍碼做低4位，把高4位和低4位合成一個音符代碼即可。

現(xiàn)將根據(jù)《祝你生日快樂》樂曲簡譜轉(zhuǎn)換后的音符代碼表示如下：0x42，0x01，0x41，0x54， 0x44，0x74，0x64，0x42，x01，0x41，0x54，0x44，0x84， 0x74，0x74，0x42，0x01，0x41，0xB4，0x84，0x74， 0x64，0xC4，0xA2，0x01，0xA1，x94，0x74，0x84，0x74， 0x74。

將此代碼存入程序存儲器，程序執(zhí)行時將音符代碼按字節(jié)逐一讀出，高4位是簡譜碼，低4為是音符節(jié)拍碼，并根據(jù)T1計數(shù)器的初始值來設(shè)置時間，由此控制每一個音符的演奏時間，最終行動一段樂曲。

7.電子音樂電路設(shè)計

如圖1所示，電路中使用20腳的AT80C2051為音樂電路核心。Q1、Q2組成復(fù)合管電路。P3.5端是音頻信號的輸出端，輸出的方波信號經(jīng)復(fù)合管電路驅(qū)動后驅(qū)動揚聲器發(fā)聲;發(fā)光二極管DS1～DS7和三極管Q3～Q9等元件組成音符顯示電路，分別顯示1、2、～7音符;P1.0～P1.6端經(jīng)過R4～R10電阻分別連接Q3～Q9基極。當(dāng)P1.0～P1.6端有輸出低電平時，三極管飽和導(dǎo)通，對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮。S2與R3構(gòu)成啟動電路，按下S2給P3.7引腳送入低電平，啟動放音。

圖1 電子音樂電路圖

8.源程序設(shè)計

#include

sbit sp=P3^5;sbit sw=P3^7;unsigned char i=0;

un，signed char hi_note=0;unsigned char low_note=0;

code unsigned song[ ]={0x42，0x01，0x41， 0x54，0x44，0x74，0x64，0x42，x01，0x41，0x54， 0x44，0x84，0x74，0x74，0x42，0x01，0x41，0xB4， 0x84，0x74，0x64，0xC4，0xA2，0x01，0xA1，x94，0x74，0x84，0x74，0x74，

0x42，0x01，0x41，0x54，0x44，0x74，0x64， 0x42，x01，0x41，0x54，0x44，0x84，0x74，0x74，0x42， 0x01，0x41，0xB4，0x84，0x74，0x64，0xC4，0xA2， 0x01，0xA1，x94，0x74，0x84，0x74，0x74，0x00};

code int note[ ]={0x0000，0xFB03，0xFB83， 0xFC0B，0xFC43，0xFCAB，0xFD08，0xFD32，0xFD81， 0xFDC7，0xFE05，0xFE21，0xFE55，0xFE83，0xFE99， 0xFEC0}

code unsigned char led[ ]={0xFF，0xEF，0xDF，0xBF，0xFE，0xFD，0xFB，0xF7，0xEF，0xDF，0xBF，0xFE，0xFD，0xFB，0xF7，0xEF，0xDF，0xBF};

void delay（unsigned int n）

{

unsigned int I，j;

for（i=0;i<1000*n;i++）

for（j=0;j<120;j++）;

}

static void timer1_isr（void）interrupt TF1_vector using 2

{

TR1=0;

TL1=low_note;

TH1=hi_note;

TR1=1;

sp=～sp;

}

static void timer1_initialize（void）

{

EA=0;

TR1=0;

TMOD=0X10;

ET1=1;

EA=1;

}

void singing（）

{

unsigned char beat，temp;

i=0;

do

{

temp=song[i];

if（temp==0）{TR1=0;return;}

beat=temp&0X0F;

temp=（temp>>4）&0X0F;

if（temp==0）TR1=0;

else

{

hi_note=note[temp]>>8;

low_note=note[temp]&0X00FF;

TR1=1;

P1=led[temp];

}

Delay（beat）;

P1=0XFF;

i++;}

while（1）;

}

Void main（void）

{

timer1_initialize（）;

do

{

sw_press（）;

singing（）;

}while（1）;

}

作者簡介：崔凱（1980—），男，遼寧本溪人，碩士，營口職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事單片機(jī)開發(fā)設(shè)計及電機(jī)專業(yè)教學(xué)。