单片机演奏简单的音乐.docx
《单片机演奏简单的音乐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机演奏简单的音乐.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
单片机演奏简单的音乐
为了让单片机演奏音乐，看了不少的资料，现在整理了相关的资料，让你一次看懂音调、节拍的确定方法，看懂简谱，懂得编写用来演奏音乐的程序。
单片机不能像其他的专业的乐器一样能奏出多种音色的声音，即不包含相应幅度的谐波频率。
单片机演奏的音乐基本都是点单音频率。
因此单片机演奏音乐比较简单，只需弄清楚“音调”和“节拍”两个概念即可。
音调表示一个音符唱的多高的频率。
节拍表示一个音符唱多长的时间。
那么音调、节拍该怎样确定呢？
首先来看音调的确定：
不同音高的乐音是用C、D、E、F、G、A、B来表示，这7个字母就是音乐的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI,即唱成简谱的1、2、3、4、5、6、7，相当于汉字“多来米发梭拉西”的读音，这是唱曲时乐音的发音，所以叫“音调”，即Tone。
在音乐中常把五线谱中央C上方的A音定为标准音高，其频率f=440Hz。
当两个声音信号的频率相差一倍时，也即f2=2*f1时，则称f2比f1高一个倍频程,例如高音DO的频率（1046Hz）刚好是中音DO的频率（523Hz）的一倍，中音DO的频率（523Hz）刚好是低音DO频率（266Hz）的一倍；同样的，高音RE的频率（1175Hz）刚好是中音RE的频率（587Hz）的一倍，中音RE的频率（587Hz）刚好是低音RE频率（294Hz）的一倍。
在音乐学中称它相差一个八度音。
在一个八度音内，有12个半音。
以1—i八音区为例，12个半音是：
1—＃1、＃1—2、2—＃2、＃2—3、3—4、4—＃4，＃4—5、5一＃5、＃5—6、6—＃6、＃6—7、7—i。
那些在它们的左上角加上﹟号或者b号的叫变化音。
﹟叫升记号，表示把音在原来的基础上升高半音，b叫降记音，表示在原来的基础上降低半音。
这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。
如果我们只要知道了这十二个音符的音高，也就是其基本音调的频率，我们就可根据倍频程的关系得到其他音符基本音调的频率。
基本频率看下表：
低音
频率
中音
频率
高音
频率
Do
262
Do
523
Do
1046
Do﹟
277
Do﹟
554
Do﹟
1109
Re
294
Re
587
Re
1175
Re﹟
311
Re﹟
622
Re﹟
1245
Mi
330
Mi
659
Mi
1318
Fa
349
Fa
698
Fa
1397
Fa﹟
370
Fa﹟
740
Fa﹟
1480
So
392
So
784
So
1568
So﹟
415
So﹟
831
So﹟
1661
La
440
La
880
La
1760
La﹟
464
La﹟
932
La﹟
1865
Si
494
Si
988
Si
1976
知道了一个音符的频率后，采用的方法就是通过一个延时程序，延时对应频率周期的二分之一周期（即t=1/2T）后，将单片机上连接蜂鸣器的I/O口来回取反，或者说来回清零，置位，从而让蜂鸣器发出声音，为了让单片机发出不同频率的声音，我们只需将不同的延时时间值t赋给延时程序即可实现。
一般说来，常采用的方法就是通过单片机的定时器定时中断，将单片机上对应蜂鸣器的I/O口来回取反，或者说来回清零，置位，从而让蜂鸣器发出声音，为了让单片机发出不同频率的声音，我们只需将定时器予置不同的定时值就可实现。
那么怎样确定一个频率所对应的定时器的定时值呢？
以标准音高A为例：
A的频率f=440Hz,其对应的周期为：
T=1/f=1/440=2272μs
由上图可知,单片机上对应蜂鸣器的I/O口来回取反的时间应为：
t=T/2=2272/2=1136μs
这个时间t也就是单片机上定时器应有的中断触发时间。
一般情况下，单片机奏乐时，其定时器为工作方式1，它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲。
设振荡器频率为f0，则定时器的予置初值由下式来确定：
t=12*（TALL–THL）/f0
式中TALL=2^16=65536，THL为定时器待确定的计数初值。
因此定时器的高低计数器的初值为：
TH=THL/256=（TALL–t*f0/12）/256
TL=THL%256=（TALL–t*f0/12）%256
将t=1136μs代入上面两式（注意：
计算时应将时间和频率的单位换算一致），即可求出标准音高A在单片机晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1下的定时器高低计数器的予置初值为：
TH440Hz=（65536–1136*12/12）/256=FBH
TL440Hz=（65536–1136*12/12）%256=90H
根据上面的求解方法，我们就可求出其他音调相应的计数器的予置初值。
如下表：
（12MHz的单片机晶振）音调对应的计数器预置值：
低音
频率
THTL
中音
频率
THTL
高音
频率
THTL
1
262
F88B
1
523
FC43
1
1046
FB21
1﹟
277
F8F2
1﹟
554
FC78
1﹟
1109
FE3C
2
294
F95B
2
587
FCAB
2
1175
FE55
2﹟
311
F9B7
2﹟
622
FCDB
2﹟
1245
FE6D
3
330
FA14
3
659
FD08
3
1318
FE84
4
349
FA66
4
698
FD33
4
1397
FE99
4﹟
370
FAB9
4﹟
740
FD5B
4﹟
1480
FEAD
5
392
FB03
5
784
FD81
5
1568
FEC0
5﹟
415
FB4A
5﹟
831
FDA5
5﹟
1661
FE02
6
440
FB8F
6
880
FDC7
6
1760
FEE3
6﹟
464
FBCF
6﹟
932
FDE7
6﹟
1865
FEF3
7
494
FC0B
7
988
FE05
7
1976
FF02
知道了音调的确定方法，那就再来看看节拍的确定吧：
若要构成音乐，光有音调是不够的，还需要节拍，让音乐具有旋律（固定的律动），而且可以调节各个音的快满度。
确定节拍的方法如下
1.在一张乐谱中，我们经常会看到这样的表达式，等等，这里1=C,1=G表示乐谱的曲调，和我们前面所谈的音调有很大的关联（呵呵，其关联就是升或降音调），就是用来表示节拍的。
以为例加以说明，它表示乐谱中以四分音符为节拍，每一小结有三拍。
比如：
其中1、2为一拍，3、4、5为一拍，6为一拍共三拍。
1、2的时长为四分音符的一半，即为八分音符长，3、4的时长为八分音符的一半，即为十六分音符长，5的时长为四分音符的一半，即为八分音符长，6的时长为四分音符长。
那么一拍到底该唱多长呢？
一般说来，如果乐曲没有特殊说明，一拍的时长大约为400—500ms。
如果我们以一拍的时长为400ms为例，则当以四分音符为一节拍时，四分音符的时长就为400ms，八分音符（即1/2拍）的时长就为200ms，十六分音符（1/4拍）的时长就为100ms。
只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。
假设1/4拍为1DELAY，则1拍应为4DELAY，以此类推。
所以只要求得1/4拍的DELAY时间，其余的节拍就是它的倍数。
2.若知道了一首歌曲的每分钟的节拍数，也可求出每一节拍的时间。
以每分钟94拍为例：
一拍的时间=60/94=0.64s=640ms
节拍
时间S
1/4
0.16
3/4
0.48
1又1/4
0.80
1又3/4
1.12
2又1/4
1.44
2又3/4
1.76
3又1/4
2.08
3又3/4
2.40
关于音符长短的知识：
在简谱中，1、2、3、4、5、6、7这七个基本音符，不仅表示音的高低，而且还是表示时值长短的基本单位，称为四分音符，其他音符均是在四分音符的基础上，用加记短横线"-"和附点"·"表示。
1.单纯音符
在简谱中，如果音符时值的长短用短横线"-"表示，就称为单纯音符。
单纯音符除四分音符外，有以下两种形式：
⑴在基本音符右侧加记一条短横线，表示增长一个四分音符的时值。
这类加记在音符右侧、使音符时值增长的短横线，称为增时线。
增时线越多，音符的时值越长。
⑵在基本音符下方加记一条短横线，表示缩短原音符时值的一半。
这类加记在音符下方、使音符时值缩短的短横线，称为减时线。
减时线越多，音符的时值越短。
单纯音符的名称以全音符为标准而定。
如：
全音符的二分之一称为二分音符，全音符的四分之一称为四分音符，其余类推。
常见的单纯音符的名称、写法及时值长短列表如下：
2.附点音符
在简谱中，加记在单纯音符的右侧的．使音符时值增长的小圆点·，称为附点．加记附点的音符称为附点音符。
附点本身并无一定的长短，其长短由前面的单纯音符来决定。
附点的意义在于增长原音符时值的一半，常用于四分音符和小于四分音符的各种音符之后。
例如：
附点四分音符：
附点八分音符：
附点十六分音符：
在简谱中，大于四分音符的单纯音符通常不加记附点，而用增时线来表示。
例如；
附点二分音符：
不用表示。
带有两个附点的单纯音符称为复附点音符，第二个附点表示增长第一个附点时值的一半，即音符时值的四分之-。
例如：
复附点常用于器乐曲中，在歌曲中很少使用。
通过上面关于一个音符音调和节拍的确定方法，我们就可以在单片机上实现演奏音乐了。
具体的实现方法为：
将乐谱中的每个音符的音调及节拍变换成相应的音调参数和节拍参数，将他们做成数据表格，存放在存储器中，通过程序取出一个音符的相关参数，播放该音符，该音符唱完后，接着取出下一个音符的相关参数……，如此直到播放完毕最后一个音符，根据需要也可循环不停地播放整个乐曲。
另外，对于乐曲中的休止符，一般用00H表示，乐曲结束音符用FFH来表示。
说到这里看看你能不能够看懂简谱了呢，来对照着简谱看看
为了方便编程下面再来看看编码吧
doremifasolasi分别编码为1~7，重音do编为8,重音re编为9，停顿编为0。
播放长度以十六分音符为单位（在本程序中为165ms），一拍即四分音符等于4个十六分音符，编为4,其它的播放时间以此类推。
音调作为编码的高4位，而播放时间作为低4位，如此音调和节拍就构成了一个编码。
以0xff作为曲谱的结束标志。
举例1：
音调do,发音长度为两拍，即二分音符，将其编码为0x18。
举例2：
音调re,发音长度为半拍，即八分音符，将其编码为0x22
歌曲播放的设计。
先将歌曲的简谱进行编码，储存在一个数据类型为unsignedchar的数组中。
程序从数组中取出一个数，然后分离出高4位得到音调，接着找出相应的值赋给定时器0，使之定时操作蜂鸣器，得出相应的音调；接着分离出该数的低4位，得到延时时间，接着调用软件延时。
简谱对应的音调简码、节拍简码
发音
音调
音调简码
节拍数
音符长度
节拍简码
停顿
0
0
中音DO
1
1
1/4拍
十六分音符
升级会员 