51单片机模拟音乐详解
想用蜂鸣器模拟出音乐,就需要先把乐谱转换为十六进制数,简单看来音乐就是高低不一,长短不一声的音间隔不同时间的排列组合,所以乐谱改编成十六进制就是三个要素:音符即DO,RE,MI,FA,SO,LA,SI这七个不同音符,音高即高中低三种音,节拍即音符之间的间隔时长.
所以基本思路是用根据这三要素定时器产生音频脉冲,不同音符对应频率如下表:
音符 |
低 |
中 |
高 |
DO (C) |
262 |
523 |
1046 |
RE (D) |
294 |
587 |
1175 |
MI (E) |
330 |
659 |
1318 |
FA (F) |
349 |
698 |
1397 |
SO (G) |
392 |
784 |
1568 |
LA (A) |
440 |
880 |
1760 |
SI (B) |
494 |
988 |
1967 |
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,下表为节拍码的对照。但如果1拍为0.4秒,1/4拍是0.1秒,只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。假设1/4节拍为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,如下表为1/4和1/8节拍的时间设定。
曲调 |
1/4拍的延迟时间 |
1/8拍的延迟时间 |
4/4 |
125ms |
62ms |
3/4 |
187ms |
94ms |
2/4 |
250ms |
125ms |
下面直接用程序举例(世上只有妈妈好,两只老虎)介绍下基本的编程方法:
#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char
sbit beep=P3^6; //定义蜂鸣器输出端口
sbit s1 = P3^5; //定义一个按键以免刚烧写程序就开始响,可以不用
uchar timer0h,timer0l,time;
// 数据表 (音符,音高,节拍)以
code uchar sszymmh[]={
// 世上只有妈妈好 6,2,3, 5,2,1, 3,2,2, 5,2,2, 1,3,2, 6,2,1, 5,2,1,
// 6,2,4, 3,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 5,2,2, 3,2,2, 1,2,1,
// 6,1,1, 5,2,1, 3,2,1, 2,2,4, 2,2,3, 3,2,1, 5,2,2,
// 5,2,1, 6,2,1, 3,2,2, 2,2,2, 1,2,4, 5,2,3, 3,2,1,
// 2,2,1, 1,2,1, 6,1,1, 1,2,1, 5,1,6, 0,0,0
//以免刚开始看不清楚,可以用简谱对比看下
// 两只老虎
1,2,2,2,2,2,3,2,2,1,2,2,
1,2,2,2,2,2,3,2,2,1,2,2,
3,2,2,4,2,2,5,2,4,
3,2,2,4,2,2,5,2,4,
5,2,1,6,2,1,5,2,1,4,2,1,3,2,2,1,2,2,
5,2,1,6,2,1,5,2,1,4,2,1,3,2,2,1,2,2,
2,2,2,5,1,2,1,2,4,
2,2,2,5,1,2,1,2,4
};
/*音符频率计算: T = 65536 - 1/Fr/2/MC
T: 要算得的定时器初值
Fr: 各音阶对应的频率
MC: 一个机器周期所需的时间 ,11.0592MHz的晶振对应的机器周期为1.085μs
EX:低音Do对应的频率为262,则T = 65536 - 1/2/1.085/262*(10^6)=63777,对应十六进制数为0xF921,分别写进TH0,和TL0
*/
// 音阶频率表 高八位(计时器初值)
code uchar FREQH[]={0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8,
0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,
0xFC,0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE,
0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF,} ;
// 音阶频率表 低八位(计时器初值)
code uchar FREQL[]={0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6,
0x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,
0x8F,0xEE,0x44, 0x6B,0xB4,0xF4,0x2D,
0x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16,};
void delay(uchar t) // 延时函数 t = 1表示四分之一拍,如果要用到八分之一拍可以改为 t2<2000,类推
{
uchar t1;
unsigned long t2;
for(t1=0;t1<t;t1++)
{
for(t2=0;t2<4000;t2++);
}
TR0=0;
}
void song() // 音乐处理函数
{
TH0=timer0h;
TL0=timer0l;
TR0=1;
delay(time);
}
void main(void)
{
uchar k,i;
TMOD=1; //置CT0定时工作方式1
EA=1; //中断全开
ET0=1; //IE=0x82 //CPU开中断,CT0开中断
while(1)
{
i=0;
while(i<100) //音乐数组长度 ,唱完从头再来
{
k=sszymmh[i]+7*sszymmh[i+1]-1;
timer0h=FREQH[k];
timer0l=FREQL[k];
time=sszymmh[i+2];
i=i+3;
if(s1 == 0)
{
song();
}
}
}
}
void t0int() interrupt 1 //定时器0中断函数
{
TR0=0;
beep=!beep;
TH0=timer0h;
TL0=timer0l;
TR0=1;
}
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