单片机电子音调发生器

1、北京交通大学单片机报告 教学单位 电子信息工程学院 姓 名 学 号 班 级 _ 指导教师 时 间 电子音调发生器一、实验目的 ：1.了解计算机发声原理。2.熟悉定时器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。二、实验内容和要求：板子分为两大部分：由开关控制的音阶播放程序；由单片机控制的自动音阶播放程序（音乐程序）。经观察单片机实验箱内开关后发现，若全部开关用来播放8个音的话，就没有多余的开关用于在音阶和音调之间切换，故我将音阶部分缩减和3个开关，即可代表8种不同状态。再分配两个开关用于切换音阶，实现音乐部分和歌曲之间的切换。简单地说就是能清晰地发出七个音DO RE MI FA SO LA TI 还能

2、放出两首歌曲，在放歌曲的时候可以进行任意的中断切换实现不同歌曲之间，不同音节之间的切换。三、实验原理：（1）音节由不同频率的方波产生，音节与频率的关系如表1所示。要产生音频方波，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。利用计时器计时此半周期时间，每当计时到后就将输出方波的I/0反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在I/O脚得到此频率的方波。在ZKS-03实验仪上，产生方波的I/O脚选用P1.7，通过跳线选择器JP1将单片机的P1.7与蜂鸣器的驱动电路相连。这样P1.7输出不同频率的方波，蜂鸣器便会发出不同的声音。另外，音乐的节拍是由延时实现的，如

3、果1拍为0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要设定延时时间，就可求得节拍的时间。延时作为基本延时时间，节拍值只能是它的整数倍， 每个音节相应的定时器初值X可按下法算：（1/2）*(1/f)=(12/fose)*(216-X)即 X=216-(fose/24f)其中f为音调频率，当晶振频率fose=11.0592MHz时，音节“1”相应的定时器初值为X,则可得X=63777D=F921H 其它的可同样求得。表1：音符频率（HZ）计数初值（H）低音5196F6D1低音6220F7D1低音7247F8B6中音1262F921中音2294F9E1中音3330FA8C中音4349FAD8中音5392FB68

4、中音6440FBE9高音7494FC5B高音1523FC8F高音2587FCEF高音3659FD45高音4698FD6C高音5784FDB4曲调值DELAY调4/4125ms调3/4187ms调2/4250ms节拍延时利用计时器计时此半周期时间，每当计时到后就将输出方波的I/O反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在I/O脚得到此频率的方波。 （2）音乐程序查表原理：乐谱格式：每字节的高字节为音符代码,低字节为节拍代码 音符代码 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0 音节 .5 .6 .7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 休止 节拍代码 1

5、 2 3 4 5 6 8 A C F 节拍 1/4 2/4 3/4 1 1(1/4) 1(1/2) 2 2(1/2) 3 3(3/4) （3）定时器的使用及时间延迟，首先对定时器进行初始化设置TMOD（工作方式）寄存器GATAC/TM1M0GATAC/TM1M0定时器1定时器0门控位：GATE0，TR=1启动计数(软件启动)；GATE1，TR=1 且 INT=1启动计数(硬件启动)。C/T： 定时或计数方式选择位。C/T0，定时工作方式；C/T1,计数工作方式。M1M0： 工作方式选择位。M1M000，方式0：13位计数（TL0-4、TH0-7)M1M001，方式1：16位计数（TL0-7、T

6、H0-7）M1M010，方式2：8位计数,有自动装入功能。M1M011，方式3：T0分为两个8位计数器,TL0可工作为定时或计数方式,TH0只能工作为定时方式。设置TCON（控制）寄存器：TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TR0/TR1：启动计数。为1启动计数；为0停止计数。TF0/TF1：计数溢出。当加”1”计数结束时为1。本实验采用定时器T0，工作在方式1 （16位计数），无自动装入功能。(4) 83线优先编码器74LSl4874LSl48外引线排列图74LS148是8-3线优先编码器，其外引线排列如图2所示。为8个信号输入，低电平有效。为位代码输出（反码输出）。为选通输入端

7、，当=0时允许编码；当=1时输出和被封锁，编码被禁止。是选通输出端，级联应用时，高位片的端与低位片的端相连接，可以扩展优先编码功能。为优先扩展输出端，级联应用时可作为输出位的扩展端。74LS148功能表输入输出11111101111111111110000000100100101001101001001110110100111110001001111110101001111111100100111111111101音节编码电路硬件连接图(5)蜂鸣器电路蜂鸣器有交流和直流两种。直流蜂鸣器驱动简单，一旦在引脚上加入直流电源它就会发出一定频率的声音，此时声音的音调和音量是固定的；而交流蜂鸣器在这方面

8、则显得较灵活，输入声音信号的频率和音长是可控的，因此输出的声响将更逼真、更悦耳。本实验仪有一个交流蜂鸣器，由于一般I/O口的驱动能力有限，因此不用它直接驱动蜂鸣器，它与P87C52X2的连接方式如下图所示。Buzzer通过一个跳线与P1.7相连，P1.7输出不同频率的方波信号，蜂鸣器就会发出不同的声音。如果控制输出信号的频率和音长，蜂鸣器则会发出悦耳的音乐。四、实验设计：总体来说，本实验分为两大部分：由开关控制的音阶播放程序；由单片机控制的自动音阶播放程序（音乐程序）。经观察单片机实验箱内开关后发现，若全部开关用来播放8个音的话，就没有多余的开关用于在音阶和音调之间切换，故我将音阶部分缩减和3

9、个开关，即可代表8种不同状态。再分配两个开关用于切换音阶，音乐部分和歌曲之间的切换。实验箱硬件连接如图所示：K0-K2用于表示7个不同的音阶，K4选择音乐曲目，K5切换音阶或音乐播放。实验总体流程图如下图所示：五、实验程序源代码：ORG 0000HJMP YINJIEORG 000BHLJMP TIM0XUANZE:JNB P3.4,YINJIE ;P3.4为0转音阶程序 JMP MUSIC ;为1转音乐播放程序YINJIE: MOV TMOD,#B;主程序初始化，定时器T0工作于方式1 MOV IE,#B ;中断控制寄存器初始化，定时器/计数器0中断允许 CLR TR0 JNB P1.3,X

10、UANZE MOV A,P1 ANL A,#07H ;屏蔽高五位 MOV DPTR,#TABLE MOV R5,#01H ;控制两拍延时 LCALL SING CLR TR0 JB P3.4,MUSIC ;为1转音乐播放程序 JMP YINJIE;音乐播放程序 MUSIC: JB P3.3,START0 JNB P3.3,START1START0:MOV C,P3.3 ;记录当前播放歌曲状态 MOV 30H,#00H ; MOV DPTR,#TABLE0 ;音乐简谱 JMP NEXTSTART1:MOV C,P3.3 MOV 30H,#00H ; MOV DPTR,#TABLE1 ;音乐简谱N

11、EXT:MOV A,30H MOVC A,A+DPTR ;查表取音调和节拍 MOV R2,A ;将音调和节拍存入R2 JZ END0 ;为零,不进行处理. ANL A,#0FH MOV R5,A ;将节拍存入R5 MOV A,R2 SWAP A ;半字节交换 ANL A,#0FH MOV DPTR,#YINDIAO JNZ SONG ;根据音调决定是否演奏.SONG: LCALL SING CLR TR0 INC 30H JNB P3.4,BACK ;再次查询P3.4，为0转音阶程序 JB P3.4,CONTINUEBACK:AJMP YINJIESING: DECA MOV22H,A RLA

12、 ;左循环 MOVCA,A+DPTR MOV TH0,A MOV21H,A MOVA,22H RLA INCA MOVCA,A+DPTR MOVTL0,A MOV20H,A SETBTR0 LCALL DELAY RETCONTINUE: JB P3.3,CHANGE1 ;查询P3.3,为1 JNB P3.3,CHANGE0 CHANGE1: ANL C,P3.3 MOV DPTR,#TABLE0 JC NEXT ;P3.3状态仍为1不变，继续取下一个音符 JNC START1 ;P3.3状态改变，歌曲切换CHANGE0: ORL C,P3.3 MOV DPTR,#TABLE1 JNC NEX

13、T ;P3.3状态为0不变，继续取下一个音符 JC START0 ;P3.3状态改变，歌曲切换 END0:CLR TR0 JB P3.3,START0 JNB P3.3,START1TIM0: ;定时器中断服务程序 PUSH ACC PUSH PSW MOV TL0,20H ;重赋初值. MOV TH0,21H CPL P1.7 POP PSW POP ACC RETIDELAY:MOV R7,#02H ;延时187ms子程序D2: MOV R4,#187D3: MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D3 DJNZ R7,D2 DJNZ R5,DELAY RETTABLE

14、: ;定时常数T值表 DW 64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030YINDIAO: ;决定音调的定时初值.DW 64260,64400,64524,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,65058,65110,65157,65178,65217TABLE0: ;安静DB 62H,62H,62H,51H,41H,32H,32H,52H,52H,41H,51H,42H,44H,12H,62HDB 51H,41H,42H,42H,42H,44H,12H,62H,51H,41H,42H,42H,52H,54H,0

15、2HDB 02H,62H,62H,62H,62H,51H,41H,32H,32H,52H,52H,51H,41H,42H,44H,2H,62HDB 51H,41H,42H,42H,52H,51H,52H,61H,74H,02H,72H,72H,72H,72H,62H,51H,41H,42HDB 42H,42H,41H,51H,52H,54H,04H,02H,12H,82H,82H,82H,72H,62H,52H DB 52H,52H,63H,61H,64H,02H,12H,72H,72H,72H,62H,62H,52H,42H,42HDB 42H,32H,42H,12H,12H,62H,62H

16、,62H,72H,62H,72H,62H,52H,52H,42H,52H,00HTABLE1: ;欢乐颂DB 64H,64H,74H,84H,84H,74H,64H,54H,44H,44H,54H,64H,66H,52H,01H,54H,02HDB 64H,64H,74H,84H,84H,74H,64H,54H,44H,44H,54H,64H,56H,46H,02HDB 54H,54H,64H,44H,54H,62H,72H,64H,44H,54H,62H,72H,64H,54HDB 44H,54H,14H,64H,64H,74H,84H,84H,74H,64H,72H,52H,44H,44H,54H,64H,56H,42H,44H,04H,00HEND