单片机音乐盒设计C程序推荐Word文件下载.docx
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2）P1.0~P1.7控制LED。
3）P2.3控制蜂鸣器。
4）电路为12MHZ晶振频率工作，起振电路中C1、C2均为30PF。
图3.4硬件电路图
4软件设计
在本程序中设置了两个标志——count1和count2，分别初始化为1和0。
按键1使得count1在1和2之间切换，按键2使得count2在1~4之间切换。
程序检测count1的值，count1等于1时播放第一首歌曲，等于2时播放第二首。
另一方面根据count2的值来切换LED的花样。
count1和count2的值是互斥的，设置count1等于1、2时，count2同时设置为0；
设置count2等于1~4时，count1也同时设置为0。
4.1音调、节拍以及编码的确定方法
一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率，也就是说不能像电子琴那样能奏出多种音色的声音。
因此单片机奏乐只需弄清楚两个概念即可，也就是“音调”和节拍表示一个音符唱多长的时间。
4.1.1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。
把C、D、E、F、G、A、B这一组音的距离分成12个等份，每一个等份叫一个“半音”。
两个音之间的距离有两个“半音”，就叫“全音”。
在钢琴等键盘乐器上，C–D、D–E、F–G、G–A、A–B两音之间隔着一个黑键，他们之间的距离就是全音；
E–F、B–C两音之间没有黑键相隔，它们之间的距离就是半音。
通常唱成1、2、3、4、5、6、7的音叫自然音，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。
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。
1）要产生音频脉冲，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。
利用定时器计时这半个周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的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脚上得到此频率的脉冲。
2）利用AT89C51的内部定时器使其工作在计数器模式MODE1下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法。
此外结束符和休止符可以分别用代码00H和FFH来表示，若查表结果为00H，则表示曲子终了；
若查表结果为FFH，则产生相应的停顿效果。
3）例如频率为523Hz，其周期T=1/523=1912us，因此只要令计数器计时956us/1us=956，在每次技术956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523Hz）。
计数脉冲值与频率的关系公式如下：
N=Fi
2
Fr
N：
计算值；
Fi：
内部计时一次为1us，故其频率为1MHz；
4）其计数值的求法如下：
T=65536-N=65536-Fi
Fr
例如：
设K=65536，F=1000000=Fi=1MHz，球低音DO（261Hz）。
中音DO（523Hz）。
高音的DO（1046Hz）的计算值
Fr=65536-1000000
Fr=65536-500000/Fr
低音DO的T=65536-500000/262=63627
低音DO的T=65536-500000/523=64580
低音DO的T=65536-500000/1047=65059
5）C调各音符频率与计数值T的对照表如表4.1所示。
表4.1C调各音符频率与计数值T的对照表
低音
频率
T
参数
中音
高音
Do
262
1908
229
523
956
115
1046
57
Do﹟
277
1805
217
554
903
108
1109
54
Re
294
1701
204
587
852
102
1175
51
Re﹟
311
1608
193
622
804
97
1245
48
Mi
330
1515
182
659
759
91
1318
45
Fa
349
1433
172
698
716
86
1397
43
Fa﹟
370
1351
162
740
676
81
1480
41
So
392
1276
153
784
638
77
1568
38
So﹟
415
1205
145
831
602
72
1661
36
La
440
1136
136
880
568
68
1760
34
La﹟
464
1078
129
932
536
64
1865
32
Si
494
1012
121
988
506
61
1976
30
4.1.2节拍的确定
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慢度。
“节拍”,即Beat，简单说就是打拍子，就像我们听音乐不自主的随之拍手或跺脚。
若1拍实0.5s，则1/4拍为0.125s。
至于1拍多少s，并没有严格规定，就像人的心跳一样，大部分人的心跳是每分钟72下，有些人快一点，有些人慢一点，只要听的悦耳就好。
音持续时间的长短即时值，一般用拍数表示。
休止符表示暂停发音。
一首音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同频率，这样就可以利用不同的频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐。
了解音乐的一些基础知识，我们可知产生不同频率的音频脉冲即能产生音乐。
对于单片机来说，产生不同频率的脉冲是非常方便的，利用单片机的定时/计数器来产生这样的方波频率信号。
因此，需要弄清楚音乐中的音符和对应的频率，以及单片机定时计数的关系。
表4.2节拍与节拍码对照
节拍码
节拍数
1
1/4拍
1/8拍
2/4拍
3
3/4拍
3/8拍
4
1拍
2/1拍
5
1又1/4拍
5/8拍
6
1又1/2拍
8
2拍
A
2又1/2拍
C
3拍
F
3又3/4拍
每个音符使用1个字节，字节的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的节拍，图5.2为节拍码的对照。
如果1拍为0.4秒，1/4拍实0.1秒，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，如图5.3为1/4和1/8节拍的时间设定。
表4.31/4和1/8节拍的时间设定
曲调值
DELAY
调4/4
125毫秒
62毫秒
调3/4
187毫秒
94毫秒
调2/4
250毫秒
4.1.3编码
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。
表4.4简谱对应的简谱码、T值、节拍数
简谱
发音
简谱码
T值
低音SO
64260
低音LA
64400
7
低音TI
64524
中音DO
64580
中音RE
64684
中音MI
64777
中音FA
64820
中音SO
64898
中音LA
9
64968
中音TI
65030
高音DO
B
65058
高音RE
65110
高音MI
D
65157
高音FA
E
65178
高音SO
65217
4.2软件程序设计
4.2.1程序流程图及相应代码块
主程序流程图
图4.1主程序流程图
主程序代码:
main（）
{ucharx;
count1=0;
//流水灯无花样
count2=1;
//唱第一首歌
P34=0;
//选取矩阵键盘的一列
EA=1;
//开总中断
EX0=1;
//开外部中断0
IT0=1;
//外部中断0下降沿触发方式
EX1=1;
//开外部中断1
IT1=1;
//外部中断1下降沿触发方式
TMOD=0x01;
//定时器0工作在方式1
TH0=0;
TL0=0;
ET0=1;
while
（1）
{
if（count1!
=0）//音乐停止，花样灯开始按照花样闪烁
{
switch（count1）
{
case1:
for（x=0;
x<
14;
x++）
{
duan=1;
P1=huayang1[x];
beep（）;
delay1（300）;
duan=0;
if（count1!
=1）
break;
}
break;
case2:
P1=huayang2[x];
=2）
case3:
16;
P1=huayang3[x];
=3）
}
}
else
song（）;
delay1（1000）;
}
}
播放音乐子程序流程图
图4.2播放音乐子程序流程图
播放音乐子程序代码：
voidsong（）
{
uinttemp;
ucharjp;
//jp是简谱
i=0;
{if（count2==0）
{
break;
if（count2==1）//选曲
temp=qnzl[i];
//播放千年之恋
if（count2==2）
temp=jmszl[i];
//播放寂寞沙洲冷
if（temp==0xff）//结束标志
jp=temp/16;
//取数的高4位
duan=1;
P1=yinyue[jp];
duan=0;
if（jp!
=0）
timeh=cuzhi[jp*2];
timel=cuzhi[jp*2+1];
TR0=0;
fm=1;
//关蜂鸣器
delay（temp%16）;
//取数的低4位
//唱完一个音停10MS
delay1（10）;
TR0=1;
i++;
TR0=0;
fm=1;
延时程序代码：
voiddelay（uintz）//延时165MS,即十六分音符
{uintx,y;
for（x=z;
x>
0;
x--）
for（y=19000;
y>
y--）;
voiddelay1（uintz）//延时1MS
for（y=112;
4.2.2程序源代码（见附录A）
5调试
5.1检查硬件连接
在PROTUES检查各硬件管脚是否连接正确，线路逻辑是否正确，例如：
晶振电路的连接，复位电路是否设计正确。
5.2检查软件系统
1．根据系统的原理结构检查各流程图是否正确，再根据流程图来检查程序是否也正确。
2．将所有程序组织起来，在软件环境下运行，检查程序是否正确。
通过对硬件和软件系统的认真检查，反复测试，如果没有出现问题即可把源程序编译成HEX文件装载到单片机中，对硬件进行仿真。
5.3测试结果
5.3.1．总体运行图
图5.1系统总体运行图
5.3.2．花样灯3种花样图
由于截图只能看到静态图，不能看到整体图样，下面画图说明：
图5.2花样灯
（1）第一种花样灯显示方式为：
从D1移向D2，然后D1熄灭，再从D2移向D3，然后D2熄灭，以此类推，往复循环。
图5.2第一种花样
（2）第二种花样灯显示方式为：
从两边向中间移动，首先从D1移向D8，再从D8移向D2，以此类推，往复循环。
具体如图5.3。
图5.3第2种花样
（3）第三种花样灯显示方式为：
从D1移向D2，然后D1熄灭，再从D2移向D3，然后D2熄灭，以此往复循环。
与第一种方式的不同之处为：
当D1移向D2时，D1不熄灭，再从D2移向D3时，D2也不熄灭，以此类推。
图5.4第3中花样
附录A程序源代码及注释
#include<
reg52.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitduan=P2^6;
sbitkey1=P3^2;
//按key1可切换花样
sbitkey2=P3^3;
//按key2可切换歌曲
sbitfm=P3^7;
//蜂鸣器连续的IO口
sbitP34=P3^4;
//矩阵键盘的一列
ucharcodehuayang1[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,
0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf};
//花样1
ucharcodehuayang2[]={0x7f,0xfe,0xbf,0xfd,0xdf,0xfb,0xef,0xf7,
0xef,0xfb,0xdf,0xfd,0xbf,0xfe};
//花样2
ucharcodehuayang3[]={0x7f,0x3f,0x1f,0x0f,0x07,0x03,0x01,0x0,
0x80,0xc0,0xe0,0xf0,0xf8,0xfc,0xfe,0xff};
charcodehuayang4[]={0x55,0xaa,0xcc,0x33,0x99,0x66,0x0f,0xf0};
ucharcount1;
//花样标志
ucharcount2;
//歌曲标志
uchartimeh,timel,i;
//---------------------------简谱---------------------------------------
//编程规则:
字节高位是简谱,低位是持续时间,
//代表多少个十六分音符
//1-7代表中央C调,8-E代表高八度,0代表停顿
//最后的0是结束标志
ucharcodeqnzl[]={//千年之恋
0x12,0x22,0x34,0x84,0x74,0x54,0x38,0x42,0x32,0x22,0x42,0x34,0x84,0x72,0x82,0x94,0xA8,0x08,
//前奏
0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62,
//竹林的灯火到过的沙漠
0x32,0x31,0x21,0x32,0x82,0x71,0x81,0x71,0x51,0x32,0x22,
//七色的国度不断飘逸风中
0x32,0x31,0x21,0x32,0x52,0x32,0x31,0x21,0x32,0x62,
//有一种神秘灰色的旋涡
0x32,0x31,0x21,0x32,0x83,0x82,0x71,0x72,0x02,
//将我卷入了迷雾中
0x63,0xA1,0xA2,0x62,0x92,0x82,0x52,
//看不清的双手
0x31,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x63,0x51,0x62,0x82,0x7C,0x02,
//一朵花传来谁经过的温柔
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA2,0x71,0x76,
//穿越千年的伤痛
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x52,0x31,0x36,
//只为求一个结果
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0xA3,0x73,0x62,0x53,
//你留下的轮廓指引我
0x42,0x63,0x83,0x83,0x91,0x91,
//黑夜中不寂寞
0x61,0x71,0x82,0x71,0x62,0x0A2,0x71,0x76,
//穿越千年的哀愁
//是你在尽头等我
//最美丽的感动会值得
0x42,0x82,0x88,0x02,0x74,0x93,0x89,0xff//结束标志
//用一生守候
};
ucharcodejmszl[]={//寂寞沙洲冷
0x12,0x12,0x22,0x32,0x31,0x22,0x21,0x22,
//自你走后心憔悴
0x21,0x31,0x51,0x52,0x31,0x52,0x61,0x15,0x14,
//白色油桐风中纷飞
0x51,0x52,0x31,0x52,0x62,0x13,0x11,0
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