?? musicz.htm
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<TITLE>單片機音樂程序的設(shè)計與實驗</TITLE>
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<B><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=5>
<P ALIGN="CENTER">單片機音樂程序的設(shè)計與實驗</P>
</font></B><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3><P ALIGN="CENTER">周振安</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"> 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(fā)音實驗出發(fā)，談?wù)勔魳烦绦虻脑O(shè)計原理，并給出具體實例，以供參考。</P>
<OL>
<P ALIGN="JUSTIFY"><LI>單片機的基本發(fā)音實驗</LI><p></P></OL>
<P ALIGN="JUSTIFY">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(chǎn)生一定頻率的矩形波，接上喇叭就能發(fā)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(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。</P>
</FONT><P ALIGN="JUSTIFY"><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>例如，要產(chǎn)生</font><FONT SIZE=3>200HZ</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>的音頻信號，按圖</FONT><FONT SIZE=3>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>接入喇叭（若屬臨時實驗，也可將喇叭直接接在</FONT><FONT SIZE=3>P1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>口線上），實驗程序為：</font></P><P ALIGN="JUSTIFY">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>	其中子程序</font><FONT SIZE=3>DEL</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>為延時子程序，當(dāng)</FONT><FONT SIZE=3>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>為</FONT><FONT SIZE=3>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>時，延時時間約為</FONT><FONT SIZE=3>20us</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>，</FONT><FONT SIZE=3>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>中存放延時常數(shù)，對</FONT><FONT SIZE=3>200HZ</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>音頻，其周期為</FONT><FONT SIZE=3>1/200</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>秒，即</FONT><FONT SIZE=3>5ms</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>。這樣，當(dāng)</FONT><FONT SIZE=3>P1.4</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>的高電平或低電平的持續(xù)時間為</FONT><FONT SIZE=3>2.5ms</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>，即</FONT><FONT SIZE=3>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>的時間常數(shù)取</FONT><FONT SIZE=3>2500/20=125(7DH)</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>時，就能發(fā)出</FONT><FONT SIZE=3>200HZ</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>的音調(diào)。將上述程序鍵入學(xué)習(xí)機，并不斷修改</FONT><FONT SIZE=3>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>的常數(shù)可以感到音調(diào)的變化。</font></P><P ALIGN="JUSTIFY">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>	樂曲中，每一音符對應(yīng)著確定的頻率，表</font><FONT SIZE=3>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>給出</FONT><FONT SIZE=3>C</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>調(diào)時各音符頻率及其相應(yīng)的時間常數(shù)。</font></P><P ALIGN="JUSTIFY">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>讀者可以根據(jù)表</font><FONT SIZE=3>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>所提供的常數(shù)，將其</FONT><FONT SIZE=3>16</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>進制代碼送入</FONT><FONT SIZE=3>R3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>，反復(fù)練習(xí)體會。根據(jù)表</FONT><FONT SIZE=3>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>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(jié)奏，即一音符的持續(xù)時間。</font></P><P ALIGN="JUSTIFY">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>音符的節(jié)拍我們可以用定時器</font><FONT SIZE=3>T0</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>來控制，送入不同的初值，就可以產(chǎn)生不同的定時時間。便如某歌曲的節(jié)奏為每分鐘</FONT><FONT SIZE=3>94</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>拍，即一拍為</FONT><FONT SIZE=3>0.64</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>秒。其它節(jié)拍與時間的對應(yīng)關(guān)系見表</FONT><FONT SIZE=3>2</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>。</font></P><P ALIGN="JUSTIFY">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>但時，由于</font><FONT SIZE=3>T0</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>的最大定時時間只能為</FONT><FONT SIZE=3>131</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>毫秒，因此不可能直接用改變</FONT><FONT SIZE=3>T0</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>的時間初值來實現(xiàn)不同節(jié)拍。我們可以用</FONT><FONT SIZE=3>T0</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>來產(chǎn)生</FONT><FONT SIZE=3>10</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>毫秒的時間基準，然后設(shè)置一個中斷計數(shù)器，通過判別中斷計數(shù)器的值來控制節(jié)拍時間的長短。表</FONT><FONT SIZE=3>2</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>中也給出了各種節(jié)拍所對應(yīng)的時間常數(shù)。例如對</FONT><FONT SIZE=3>1/4</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>拍音符，定時時間為</FONT><FONT SIZE=3>0.16</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>秒，相應(yīng)的時間常數(shù)為</FONT><FONT SIZE=3>16</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>（即</FONT><FONT SIZE=3>10H</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>）；對</FONT><FONT SIZE=3>3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>拍音符，定時時間為</FONT><FONT SIZE=3>1.92</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>秒，相應(yīng)時間長數(shù)為</FONT><FONT SIZE=3>192</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>（即</FONT><FONT SIZE=3>C0H</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>）。</font></P><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>
<P ALIGN="JUSTIFY">我們將每一音符的時間常數(shù)和其相應(yīng)的節(jié)拍常數(shù)作為一組，按順序?qū)非械乃谐?shù)排列成一個表，然后由查表程序依次取出，產(chǎn)生音符并控制節(jié)奏，就可以實現(xiàn)演奏效果。</P>
</FONT><P ALIGN="JUSTIFY"><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>此外，結(jié)束符和體止符可以分別用代碼</font><FONT SIZE=3>00H</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>和</FONT><FONT SIZE=3>FFH</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>來表示，若查表結(jié)果為</FONT><FONT SIZE=3>00H</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>，則表示曲子終了；若查表結(jié)果為</FONT><FONT SIZE=3>FFH</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>，則產(chǎn)生相應(yīng)的停頓效果。</font></P><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>
<P ALIGN="JUSTIFY">為了產(chǎn)生手彈的節(jié)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"><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>程序框圖如圖</font><FONT SIZE=3>2</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>所示。</font></P><P ALIGN="JUSTIFY">
<FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>下面給出程序序請單，可直接在</font><FONT SIZE=3>TD-III</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>型學(xué)習(xí)機上演奏，對其它不同型號的學(xué)習(xí)機，只需相應(yīng)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=3>C</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>調(diào)，節(jié)奏為</FONT><FONT SIZE=3>94</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>拍</FONT><FONT SIZE=3>/</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>分。讀者也可以自行找出一首歌，按表</FONT><FONT SIZE=3>1</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>和表</FONT><FONT SIZE=3>2</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>給定的常數(shù)，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(xué)唱一首歌曲，其趣味無窮。</font></P><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>
<P ALIGN="JUSTIFY">程序清單（略，請參看源程序的說明）。</P>
<P ALIGN="JUSTIFY"><IMG SRC="Image1.gif" WIDTH=532 HEIGHT=607></P>
</FONT><P ALIGN="RIGHT"><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>《無線電》</font><FONT SIZE=3>1992</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>年第</FONT><FONT SIZE=3>3</FONT><FONT FACE="宋體" LANG="ZH-CN" SIZE=3>期。</font></P></BODY>
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