【文章內(nèi)容簡介】 是 一 種 帶 4K 字 節(jié) 閃 存 可 編 程 可 擦 除 只 讀 存 儲 器 （ FPEROM—Flash 6Programmable and Erasable Read Only Memory） 的 低 電 壓 ， 高 性 能 CMOS8 位 微 處理 器 ， 俗 稱 單 片 機(jī) 。 AT89C2051 是 一 種 帶 2K 字 節(jié) 閃 存 可 編 程 可 擦 除 只 讀 存 儲 器 的單 片 機(jī) 。 單 片 機(jī) 的 可 擦 除 只 讀 存 儲 器 可 以 反 復(fù) 擦 除 100 次 。 該 器 件 采 用 ATMEL 高密 度 非 易 失 存 儲 器 制 造 技 術(shù) 制 造 ， 與 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 MCS51 指 令 集 和 輸 出 管 腳 相 兼 容 。由 于 將 多 功 能 8 位 CPU 和 閃 爍 存 儲 器 組 合 在 單 個 芯 片 中 ， ATMEL 的 AT89C51 是 一種 高 效 微 控 制 器 ， AT89C2051 是 它 的 一 種 精 簡 版 本 。 AT89C51 單 片 機(jī) 為 很 多 嵌 入 式控 制 系 統(tǒng) 提 供 了 一 種 靈 活 性 高 且 價 廉 的 方 案 。 外 形 及 引 腳 排 列 如 圖 所 示 。圖 AT89C51 系列單片機(jī) LED 顯示電路設(shè)計與原理LED 顯示電路是由 8 個 LED 發(fā)光二極管組成，連接方式為共陽極，LED 接到單片機(jī)的 P 1 口，若為低電平，可使 LED 亮起。發(fā)光二極管的亮、滅由內(nèi)部程序控制，8 個LED 發(fā)光二極管分別對應(yīng)不同的音階，所以 LED 會隨著音階的變化按規(guī)律亮、滅。 時鐘振蕩電路AT89C5 輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和起構(gòu)成自然振蕩器。外接石英晶體及電容 CC2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C1，C2 雖然沒有什么嚴(yán)格的要求，但電容容量大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。振蕩器電路圖如下：7圖 單片機(jī)內(nèi)部、外部振蕩電路 硬件電路圖及功能總體硬件電路實現(xiàn)功能如下，如圖 所示，電路中用 、 控制按鍵。~ 控制 LED。 控制蜂鳴器。電路為 12MHZ 晶振頻率工作，起振電路中CC2 均為 30PF。8圖 硬件電路圖4 軟件設(shè)計在本程序中設(shè)置了兩個標(biāo)志——count1 和 count2，分別初始化為 1 和 0。按鍵 1使得 count1 在 1 和 2 之間切換，按鍵 2 使得 count2 在 1~4 之間切換。程序檢測count1 的值，count1 等于 1 時播放第一首歌曲，等于 2 時播放第二首。另一方面根據(jù)count2 的值來切換 LED 的花樣。count1 和 count2 的值是互斥的，設(shè)置 count1 等于2 時，count2 同時設(shè)置為 0；設(shè)置 count2 等于 1~4 時，count1 也同時設(shè)置為 0。9 音調(diào)、節(jié)拍以及編碼的確定方法一般說來，單片機(jī)演奏音樂基本都是單音頻率，它不包含相應(yīng)幅度的諧波頻率，也就是說不能像電子琴那樣能奏出多種音色的聲音。因此單片機(jī)奏樂只需弄清楚兩個概念即可，也就是“音調(diào)”和節(jié)拍表示一個音符唱多長的時間。 音調(diào)的確定不同音高的樂音是用 C、D、E、F、G、A、B 來表示，這 7 個字母就是音樂的音名，它們一般依次唱成 DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI,即唱成簡譜的7，相當(dāng)于漢字“多來米發(fā)梭拉西”的讀音，這是唱曲時樂音的發(fā)音，所以叫“音調(diào)” ，即 Tone。把 C、D、E、F、G、A、B 這一組音的距離分成 12 個等份，每一個等份叫一個“半音” 。兩個音之間的距離有兩個“半音” ，就叫“全音” 。在鋼琴等鍵盤樂器上，C–D、D–E、F–G、G–A、A–B 兩音之間隔著一個黑鍵，他們之間的距離就是全音；E–F、B–C 兩音之間沒有黑鍵相隔，它們之間的距離就是半音。通常唱成 7 的音叫自然音，那些在它們的左上角加上﹟號或者 b號的叫變化音。﹟叫升記號，表示把音在原來的基礎(chǔ)上升高半音，b 叫降記音，表示在原來的基礎(chǔ)上降低半音。例如高音 DO 的頻率（1046Hz）剛好是中音 DO 的頻率（523Hz）的一倍，中音 DO 的頻率（523Hz）剛好是低音 DO 頻率（266 Hz）的一倍；同樣的，高音 RE 的頻率（1175Hz）剛好是中音 RE 的頻率（587Hz）的一倍，中音 RE的頻率（587Hz）剛好是低音 RE 頻率（294 Hz）的一倍。要產(chǎn)生音頻脈沖，只要算出某一音頻的周期（1/頻率） ，然后將此周期除以 2，即為半周期的時間。利用定時器計時這半個周期時間，每當(dāng)計時到后就將輸出脈沖的 I/O反相，然后重復(fù)計時此半周期時間再對 I/O 反相，就可在 I/O 腳上得到此頻率的脈沖。利用 AT89C51 的內(nèi)部定時器使其工作在計數(shù)器模式 MODE1 下，改變計數(shù)值 TH0 及 TL0。此外結(jié)束符和休止符可以分別用代碼 00H 和 FFH 來表示，若查表結(jié)果為 00H，則表示曲子終了；若查表結(jié)果為 FFH，則產(chǎn)生相應(yīng)的停頓效果。例如頻率為 523Hz，其周期T=1/523=1912us，因此只要令計數(shù)器計時 956us/1us=956，在每次技術(shù) 956 次時將 I/O反相，就可得到中音 DO（523Hz） 。其計數(shù)值的求法如下： 表 C 調(diào)各音符頻率與計數(shù)值 T 的對照表低音 頻率 T 參數(shù) 中音 頻率 T 參數(shù) 高音 頻率 T 參數(shù)Do 262 1908 229 Do 523 956 115 Do 1046 57 5710Do﹟277 1805 217Do﹟554 903 108Do﹟1109 54 54Re 294 1701 204 Re 587 852 102 Re 1175 51 51Re﹟311 1608 193Re﹟622 804 97Re﹟1245 48 48Mi 330 1515 182 Mi 659 759 91 Mi 1318 45 45Fa 349 1433 172 Fa 698 716 86 Fa 1397 43 43Fa﹟370 1351 162Fa﹟740 676 81Fa﹟1480 41 41So 392 1276 153 So 784 638 77 So 1568 38 38So﹟415 1205 145So﹟831 602 72So﹟1661 36 36La 440 1136 136 La 880 568 68 La 1760 34 34La﹟464 1078 129La﹟932 536 64La﹟1865 32 32Si 494 1012 121 Si 988 506 61 Si 1976 30 30 節(jié)拍的確定若要構(gòu)成音樂，光有音調(diào)是不夠的，還需要節(jié)拍，讓音樂具有旋律（固定的律動） ，而且可以調(diào)節(jié)各個音的快滿度。 “節(jié)拍”,即 Beat，簡單說就是打拍子，就像我們聽音樂不自主的隨之拍手或跺腳。若 1 拍實 ，則 1/4 拍為 。至于 1 拍多少 s，并沒有嚴(yán)格規(guī)定，就像人的心跳一樣，大部分人的心跳是每分鐘 72 下，有些人快一點(diǎn)，有些人慢一點(diǎn)，只要聽的悅耳就好。音持續(xù)時間的長短即時值，一般用拍數(shù)表示。休止符表示暫停發(fā)音。一首音樂是由許多不同的音符組成的，而每個音符對應(yīng)著不同頻率，這樣就可以利用不同的頻率的組合，加以與拍數(shù)對應(yīng)的延時，構(gòu)成音樂。了解音樂的一些基礎(chǔ)知識，我們可知產(chǎn)生不同頻率的音頻脈沖即能產(chǎn)生音樂。對于單片機(jī)來說，產(chǎn)生不同頻率的脈沖是非常方便的，利用單片機(jī)的定時/計數(shù)器來產(chǎn)生這樣的方波頻率信號。因此，需要弄清楚音樂中的音符和對應(yīng)的頻率，以及單片機(jī)定時計數(shù)的關(guān)系。表 節(jié)拍與節(jié)拍碼對照節(jié)拍碼 節(jié)拍數(shù) 節(jié)拍碼 節(jié)拍數(shù)1 1/4 拍 1 1/8 拍2 2/4 拍 2 1/4 拍3 3/4 拍 3 3/8 拍4 1 拍 4 2/1 拍115 1 又 1/4 拍 5 5/8 拍6 1 又 1/2 拍 6 3/4 拍8 2 拍 8 1 拍A 2 又 1/2 拍 A 1 又 1/4 拍C 3 拍 C 1 又 1/2 拍F 3 又 3/4 拍每個音符使用 1 個字節(jié)，字節(jié)的高 4 位代表音符的高低，低 4 位代表音符的節(jié)拍，圖 為節(jié)拍碼的對照。如果 1 拍為 秒，1/4 拍實 秒，只要設(shè)定延遲時間就可求得節(jié)拍的時間。假設(shè) 1/4 拍為 1DELAY，則 1 拍應(yīng)為 4DELAY，以此類推。所以只要求得 1/4 拍的 DELAY 時間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)，如圖 為 1/4 和 1/8 節(jié)拍的時間設(shè)定。 表 1/4 和 1/8 節(jié)拍的時間設(shè)定曲調(diào)值 DELAY 曲調(diào)值 DELAY調(diào) 4/4 125 毫秒 調(diào) 4/4 62 毫秒調(diào) 3/4 187 毫秒 調(diào) 3/4 94 毫秒調(diào) 2/4 250 毫秒 調(diào) 2/4 125 毫秒 編碼do re mi fa so la si 分別編碼為 1~7，重音 do 編為 8,重音 re 編為 9，停頓編為 0。播放長度以十六分音符為單位（在本程序中為 165ms） ，一拍即四分音符等于 4個十六分音符，編為 4,其它的播放時間以此類推。音調(diào)作為編碼的高 4 位，而播放時間作為低 4 位，如此音調(diào)和節(jié)拍就構(gòu)成了一個編碼。以 0xff 作為曲譜的結(jié)束標(biāo)志。比如，音調(diào) do,發(fā)音長度為兩拍，即二分音符，將其編碼為 0x18。歌曲播放的設(shè)計。先將歌曲的簡譜進(jìn)行編碼，儲存在一個數(shù)據(jù)類型為 unsigned char 的數(shù)組中。程序從數(shù)組中取出一個數(shù)，然后分離出高 4 位得到音調(diào)，接著找出相應(yīng)的值賦給定時器 0，使之定時操作蜂鳴器，得出相應(yīng)的音調(diào)；接著分離出該數(shù)的低 4位，得到延時時間，接著調(diào)用軟件延時。 表 簡譜對應(yīng)的簡譜碼、T 值、節(jié)拍數(shù)簡譜 發(fā)音 簡譜碼 T 值 節(jié)拍碼 節(jié)拍數(shù)5 低音 SO 1 64260 1