【正文】 方波信號驅(qū)動揚聲器就可以了。 電子 發(fā)音原理 由于單片機的強大功能，除了在測試控制領(lǐng)域中有著廣泛的運用外，還有一些簡單而有趣的應(yīng)用。 目前，市場上有很多種音樂模塊和音樂芯片，可以直接產(chǎn)生各種曲子，但是，這種模塊價格比較昂貴，電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如果系統(tǒng)中僅需要產(chǎn)生簡單的音符或者簡單的曲子，可以使用單片機配合揚聲器產(chǎn)生需要的音樂效果。單片機演奏的音樂基本上都是單音頻率。在這兩個當(dāng) 中，音調(diào)表示 某 個音符 所表現(xiàn)的頻率的高低程度 ；節(jié)拍表示 某 個 音符所表現(xiàn)的時間長久 。用單片機播放音樂的方法如下： （ 1） 復(fù)位 單片機定時器 （ 2） 將樂譜中的 各 個音符的音調(diào)及節(jié)拍 轉(zhuǎn) 換成 各個對應(yīng)的 音調(diào) 和 節(jié)拍參數(shù) （ 3） 將樂譜中音符的參數(shù)做成數(shù)據(jù)表格存放在存儲器中 （ 4）通過程序取出一個音符的相關(guān)參數(shù) ......，如此 直到播放完畢最后一個音符，根據(jù)需要也可循環(huán)不停地播放整個樂曲。在音樂中 標準音高為中音 C上方的 A音 ， 它的頻率 是 f = 440Hz， 把其它的音和它進行比較 。 在音樂中音符 1（ do）與音符ⅰ之間 其中一個的頻率正好是另外一個音符頻率的兩倍 ， 它在音樂學(xué)中 3 被稱為相差一個八度音 。以 1ⅰ八音區(qū)為 例 。由于人耳的聽覺效果，這 12個音節(jié)的分度基本上 都是以對數(shù)關(guān)系來劃分它們的 。 在 知道了一個音符的頻率后， 就 可以讓單片機發(fā)出相應(yīng)的頻率 所對應(yīng)的 的振蕩信號，從而產(chǎn)生相應(yīng)的音符聲音。為了讓單片機發(fā)出不同頻率音符的聲音，只需將定時器預(yù)置不同的定時值來實現(xiàn)。如果單片機采用定時器工作方式 1， 它的計數(shù)脈沖為振蕩器的十二分頻信號 。 所以 定時器的高低計數(shù)器的初值為： 256)12/(256/ 0 ????? ftC ountTTTH （ 24） 4 256)%12/(256%0ftC oun tTTTL ???? （ 25） 如果單片機外接 12MHz的晶振，則 MHzf 120 ?， 把 t=1136us和 MHzf 120 ?代入上面 的 兩式， 隨之 可 以 求 出 標準音高 A在單片機定時器工作方式 1下的定時器高低計數(shù)器的初值為： F B HTTTH A ?????? 256)12/12113665536(256/ （ 26） HTTTH A 90256)%12/12113665536(256% ????? （ 27） 參考以上 的求法，我們 就 可以 得出 其他音調(diào)相應(yīng)的計數(shù)器的預(yù)置初值。這里 1=C， 1=G標識樂譜的曲調(diào)，簡單的說就是跟音調(diào)有關(guān)系；這里的 44 、 43 用來表示節(jié)拍。它表示樂譜中以四分音符為節(jié)拍，每一小節(jié)有三拍。 在圖中，總共有三拍： 2為一拍， 5為一拍， 6為 一拍。 圖 22 節(jié)拍示意圖 對于一拍的發(fā)音時間，如果樂曲沒有特殊說明，一般說來，一拍的時長大約為 400~450ms。 從而，在單片機 上可采用循環(huán)延時的辦法來實現(xiàn)控制一個音符唱多長時間。 單片機電子琴演奏音樂的方法： 步驟一：將樂譜中的每個音符的音調(diào)及節(jié)拍變換成相應(yīng)的音調(diào)參數(shù)和節(jié)拍數(shù)。 步驟三：通過按鍵調(diào)用程序取出一個音符的相關(guān)參數(shù)，播放該音符。 對于演奏樂曲，一般將休止符的音調(diào)參數(shù)設(shè)置為 FFH，節(jié)拍參數(shù)設(shè)置為 00H。其次，在這次設(shè)計可行性上進行分析如下： ① 技術(shù)可行性 技術(shù)可行性主要是分析技術(shù)條件上是否能夠順利開展并完成課程設(shè)計的主要問題，硬件、軟件能否滿足設(shè)計者的需要等。 ② 經(jīng)濟可行性 所謂經(jīng)濟可行性，即在這次設(shè)計上需要投入資金的多少，由于課程設(shè)計是提高我們的動手能力以及資金有限。通過分析后，無論是在器件價格或是常見度上均是可行的。 設(shè)計 指標 實現(xiàn)電子琴發(fā)聲控制系統(tǒng) ， 要求電路實現(xiàn)如下功能： 利用 LCD數(shù)碼管作為顯示部件 ，喇叭 作為發(fā)聲部件，設(shè)置 8 個按鍵，實現(xiàn)高音、中音、低音的 8 的發(fā)音。 用 PROTEUS 實現(xiàn)的電子琴仿真設(shè)計。 3． 硬件電路 通過 LCD 顯示屏、喇叭、鍵盤這一些 外部 器件 ，經(jīng)過 按鍵實現(xiàn) 各種音調(diào)和音符 的輸入 ， LCD 顯示屏進行被操作的按鍵顯示 ， 用 放大電路實現(xiàn)低音頻信號的功率放大，然后通過調(diào)試 用 喇叭播放相關(guān)音樂 。 自然界中的 物 質(zhì)有 氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài) 三種型態(tài)。 因此人們 就 可以 將液態(tài) 再次 細分 成好多型態(tài)。 生活中的電視、手機絕大多數(shù)產(chǎn)品都屬于液晶產(chǎn)品，因此，液晶對于人們的生活來說并不陌生 。 (2)時鐘頻率 由于 單片機 只有 在時鐘的驅(qū)動下才能 完成 工作。外部振蕩源電路一般選用石英晶體振蕩器，此電路在加電大約延遲 10mS后振蕩器起振，在 XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為 3V左右的正弦波時 鐘信號，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。 C1,C2的典型值為 30PF。時鐘信號頻率的倒數(shù) 是零 大小， 通 常用 fosc表示。s。 AT89C52是美國 Atmel公司生產(chǎn)的 具有 低 高性能 、 低電壓等特點的 CMOS 8 位單片機， 內(nèi)部 含 有 8KB 的 可以不斷修改 的程序存儲器和 12B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 它使用了 Atmel公司的高 質(zhì)密 、 不容易 失性存儲 的 技術(shù)生產(chǎn)， 并且和 標準MCS51 指令系統(tǒng) 所兼容 ，片內(nèi)配置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元， 由于 AT89C52 的強大功能使它可以廣泛的應(yīng)用到人們生產(chǎn)生活的各個方面 。 AT89C52的 引腳圖 如 圖 32。 （ 1） 但單片機的應(yīng)用系統(tǒng)中 ，單片機是核心部件， 它 能夠自動完成 用戶的需求所賦予的任務(wù) 。因 9 此，要使單片機正常運行，就必須為其提供能量，即為片內(nèi)的晶體管或場效應(yīng)管供給電源，使其能工作在相應(yīng)的狀態(tài)。如，單片機與外設(shè)的通訊就是通過輸入輸出口線 來 實現(xiàn)的。 當(dāng) 驅(qū)動能力不足 的 時 候，就 可以在口線上接驅(qū)動器。 ② 任何工作都按時間順序。通常在引腳 XTALl和 XTAL2跨接石英晶體和兩個補償電容構(gòu)成自激振蕩器，結(jié)構(gòu)圖 33中 X C C2。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。一般采用的辦法是在 RST端和正 電源 Vcc之間接一個按鈕。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。 手動復(fù)位 的 要求 是， 在電源接通的條件下，在單片機運行 的 期間 內(nèi) ， 使用按鈕開關(guān)操作 將 單片機復(fù)位。上電復(fù)位要求 是， 接通電源后， 系統(tǒng)能夠 自動實現(xiàn) 復(fù)位操作。 它的 結(jié)構(gòu) 見 下圖。 在 矩陣 式 鍵盤 里 ， 各個 水平線和垂直線在交叉處 是 不直接連通 的 ，而是通過一個按鍵 將它們 加以連接的 。 綜上所述 ，在需要的鍵數(shù)比較多 的情況時 ， 使用 矩陣 法來做鍵盤是 很 合理的。矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上。 雖然 矩陣鍵盤在硬件電路上 相比其他鍵盤比較復(fù)雜 ，而且在程序算法上 還比較麻煩 ， 不過 它在節(jié)省端口資源上 非常具有優(yōu)勢 ，因 所以 它 比較 適合于多按鍵電路。 圖 35 鍵盤 軟件主要由初始化程序、鍵盤掃描程序、音調(diào)發(fā)生程序、延時程序和曲調(diào)播放程序組成 。 主程序流程圖 本設(shè)計共兩種播放模式，包括自動播放存儲音樂和按鍵發(fā)音。當(dāng) DO、 RE、 MI、 FA、 SO、 LA、 SI、 DO（高音）八種音符鍵按下時，根據(jù)音階值和音符值在定義的音頻數(shù)組中查找相應(yīng)音律，然后給定時器賦初值，即按鍵發(fā)音。 【播放程序見附錄】 12 圖 41 程序流程圖 程序設(shè)計內(nèi)容 （ 1） 44 矩陣鍵盤識別處理 之中 每個按鍵有它 們自己 的行值和列值， 它們 的組合就是 能夠 識別這個按鍵的編碼。每個按鍵的狀態(tài) 都 需 要 變成數(shù)字量 “0” 和 “1” ，開關(guān)的一端（列線）通過電阻接 VCC，而接地 就 是通過程序輸出數(shù)字 “0” 所 實現(xiàn)的。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，另一個并行口 開始 開中斷并設(shè)置工作式寄存器 有鍵按下 自動播放鍵按下 進入中斷 查找相應(yīng)音律 給定時器賦值 播放音樂 進入中斷 查找相應(yīng)音律 給定時器賦值 播放鍵值對應(yīng)音符 13 隨之 輸入按鍵狀態(tài)， 將 按鍵逐行動態(tài)接地，行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵， 該鍵功能可以通過軟件查表來看到 。 lcd_init()。 // 開機畫面 lcd_string(11,5,dis1[1])。 //初始化定時器 0，主要用于數(shù)碼管動態(tài)掃描 SPK=0。 while (1) { switch(KeyPort) { case 0xfe:num= 1。 case 0xfd:num= 2。 case 0xfb:num= 3。 case 0xf7:num= 4。 case 0xef:num= 5。 case 0xdf:num= 6。 case 0xbf:num= 7。 case 0x7f:num= 8。 default:num= 0。 } lcd_string(0x40+7,1,YINFU[num])。 SPK=0。 Low =freq[num1][0]。 } if(tab==0) { delayms(10)。 while(i100) { k=MUSIC[i]+7*MUSIC[i+1]1。 Low=FREQL[k]。 //節(jié)拍時長 i=i+3。 if(P1!=0xff) i=101。 } TR0=0。 想要 產(chǎn)生音頻脈沖 的話 ， 一般 算出某一音頻的周期（ 1/頻率），再將此 它 除以 2， 就是所謂的 半周期的時間。利用 AT89C52單片機 的內(nèi)部定時器 讓它的 工作計數(shù)器模式（ MODE1）下，改變計數(shù)值 TH0 及 TL0 以產(chǎn)生不同頻率的方法產(chǎn)生不同 的 音階， 比如 ，頻率為 523Hz，其周期 T＝ 1/523＝1912μs ， 所以 只要 讓 計數(shù)器計時 956μs/1μs ＝ 956，每計數(shù) 956次時將 I/O反相，就可得到中音 DO（ 523Hz）。//賦值定時器時間，決定頻率 TL0=Low。 //打開定時器 delayjie(Time)。2247。 其計數(shù)初值 T的求法如下： T＝ 65536－ N＝ 65536－ fi247。fr 5．調(diào)試 Proteus 簡介 Proteus 是英國 Labcenter 公司嵌入式系統(tǒng)仿真開發(fā)平臺。 本論文設(shè)計主要是運用 （ 電路原理圖設(shè)計系統(tǒng) ）仿真單片機控制 1616LED 點陣，下面將簡單介紹 Proteus 的 電路原理圖設(shè)計系統(tǒng)。既有理想元件模型。 Proteus 的電路原理圖設(shè)計系統(tǒng)的仿真實驗功能：電路不僅能做電路基礎(chǔ)實驗、模擬電路實驗與數(shù)字電路實驗，而且能做單片機與接口實驗。 它的仿真要求為： ，檢測數(shù)字電路模型是否連通，有無連接錯誤。 3. Proteus 仿真電路最終能成功顯示 C 語言程序編譯后的結(jié)果。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于 MCS51 單片機的匯編軟件有早期的 A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil即可看出。運行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的CPU， 16MB或更多 RAM、 20M 以上空閑的硬盤空間、 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。 該軟件的優(yōu)點為： （ 1） Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 （ 2） 與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 注意事項 ： （ 1） 仿真器 標配 的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 （ 3） 仿真芯片的 31 腳（ /EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi) ROM，不能使用片外 ROM；但 仿真器 外引插針中的 31 腳并不與仿真芯片的 31 腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部 ROM（其CPU 的 /EA引腳接至低電平）的目標