?? musicz.htm
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<TITLE>單片機音樂程序的設計與實驗</TITLE>
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<BODY background="../back.jpg">
<B><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>
<P ALIGN="CENTER" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">單片機音樂程序的設計與實驗</P>
</font></B><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>
<P ALIGN="CENTER" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">周振安</P>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0"> 利用單片機（或單板機）奏樂大概是無線電愛好者感興趣的問題之一。本文從單片機的基本發音實驗出發，談談音樂程序的設計原理，并給出具體實例，以供參考。</P>
</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>
<OL>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2><LI>
<p style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">單片機的基本發音實驗</LI></p>
</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>
<p style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0"></P></OL>
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">我們知道，聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單處機某個口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發出一定頻率的聲音，若再利用延時程序控制“高”“低”電平的持續時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調。</P>
</FONT>
</FONT>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>例如，要產生</font><FONT SIZE=2>200HZ</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>的音頻信號，按圖</FONT><FONT SIZE=2>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>接入喇叭（若屬臨時實驗，也可將喇叭直接接在</FONT><FONT SIZE=2>P1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>口線上），實驗程序為：</font></P>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>	其中子程序</font><FONT SIZE=2>DEL</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>為延時子程序，當</FONT><FONT SIZE=2>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>為</FONT><FONT SIZE=2>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>時，延時時間約為</FONT><FONT SIZE=2>20us</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>，</FONT><FONT SIZE=2>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>中存放延時常數，對</FONT><FONT SIZE=2>200HZ</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>音頻，其周期為</FONT><FONT SIZE=2>1/200</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>秒，即</FONT><FONT SIZE=2>5ms</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>。這樣，當</FONT><FONT SIZE=2>P1.4</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>的高電平或低電平的持續時間為</FONT><FONT SIZE=2>2.5ms</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>，即</FONT><FONT SIZE=2>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>的時間常數取</FONT><FONT SIZE=2>2500/20=125(7DH)</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>時，就能發出</FONT><FONT SIZE=2>200HZ</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>的音調。將上述程序鍵入學習機，并不斷修改</FONT><FONT SIZE=2>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>的常數可以感到音調的變化。</font></P>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>	樂曲中，每一音符對應著確定的頻率，表</font><FONT SIZE=2>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>給出</FONT><FONT SIZE=2>C</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>調時各音符頻率及其相應的時間常數。</font></P>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>讀者可以根據表</font><FONT SIZE=2>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>所提供的常數，將其</FONT><FONT SIZE=2>16</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>進制代碼送入</FONT><FONT SIZE=2>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>，反復練習體會。根據表</FONT><FONT SIZE=2>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>可以奏出音符。僅這還不夠，要準確奏出一首曲子，必須準確地控制樂曲節奏，即一音符的持續時間。</font></P>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>音符的節拍我們可以用定時器</font><FONT SIZE=2>T0</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>來控制，送入不同的初值，就可以產生不同的定時時間。便如某歌曲的節奏為每分鐘</FONT><FONT SIZE=2>94</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>拍，即一拍為</FONT><FONT SIZE=2>0.64</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>秒。其它節拍與時間的對應關系見表</FONT><FONT SIZE=2>2</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>。</font></P>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>但時，由于</font><FONT SIZE=2>T0</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>的最大定時時間只能為</FONT><FONT SIZE=2>131</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>毫秒，因此不可能直接用改變</FONT><FONT SIZE=2>T0</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>的時間初值來實現不同節拍。我們可以用</FONT><FONT SIZE=2>T0</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>來產生</FONT><FONT SIZE=2>10</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>毫秒的時間基準，然后設置一個中斷計數器，通過判別中斷計數器的值來控制節拍時間的長短。表</FONT><FONT SIZE=2>2</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>中也給出了各種節拍所對應的時間常數。例如對</FONT><FONT SIZE=2>1/4</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>拍音符，定時時間為</FONT><FONT SIZE=2>0.16</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>秒，相應的時間常數為</FONT><FONT SIZE=2>16</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>（即</FONT><FONT SIZE=2>10H</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>）；對</FONT><FONT SIZE=2>3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>拍音符，定時時間為</FONT><FONT SIZE=2>1.92</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>秒，相應時間長數為</FONT><FONT SIZE=2>192</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>（即</FONT><FONT SIZE=2>C0H</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>）。</font></P>
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">我們將每一音符的時間常數和其相應的節拍常數作為一組，按順序將樂曲中的所有常數排列成一個表，然后由查表程序依次取出，產生音符并控制節奏，就可以實現演奏效果。</P>
</FONT>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>此外，結束符和體止符可以分別用代碼</font><FONT SIZE=2>00H</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>和</FONT><FONT SIZE=2>FFH</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>來表示，若查表結果為</FONT><FONT SIZE=2>00H</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>，則表示曲子終了；若查表結果為</FONT><FONT SIZE=2>FFH</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>，則產生相應的停頓效果。</font></P>
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">為了產生手彈的節奏感，在某些音符（例如兩個相同音符）音插入一個時間單位的頻率略有不同的音符。</P>
</FONT>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>程序框圖如圖</font><FONT SIZE=2>2</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>所示。</font></P>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>下面給出程序序請單，可直接在</font><FONT SIZE=2>TD-III</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>型學習機上演奏，對其它不同型號的學習機，只需相應地改變一下地址即可。本程序演奏的是民歌“八月桂花遍地開”，</FONT><FONT SIZE=2>C</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>調，節奏為</FONT><FONT SIZE=2>94</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>拍</FONT><FONT SIZE=2>/</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>分。讀者也可以自行找出一首歌，按表</FONT><FONT SIZE=2>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>和表</FONT><FONT SIZE=2>2</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>給定的常數，將樂曲翻譯成碼表輸入機器，而程序不變。本實驗方法簡便，即使不懂音樂的人，將一首陌生的曲子翻譯成代碼也是易事，和著機器的演奏學唱一首歌曲，其趣味無窮。</font></P>
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">程序清單（略，請參看源程序的說明）。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0"><IMG SRC="Image1.gif" WIDTH=532 HEIGHT=607></P>
</FONT>
<P ALIGN="RIGHT" style="line-height: 150%; margin-top: 0; margin-bottom: 0">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>《無線電》</font><FONT SIZE=2>1992</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>年第</FONT><FONT SIZE=2>3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=2>期。</font></P></BODY>
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