單片機學習知識點全攻略（完結篇）（三）
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28、單片機音樂程序設計
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間實驗出發，談談音樂程序的設計原理，并給出具體實例，以供參考。
單片機的基本發音實驗
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。
例如，要產生200HZ的音頻信號，按圖1接入喇叭（若屬臨時實驗，也可將喇叭直接接在P1口線上），實驗程序為：
其中子程序DEL為延時子程序，當R3為1時，延時時間約為20us，R3中存放延時常數，對200HZ音頻，其周期為1/200秒，即5ms。這樣，當P1.4的高電平或低電平的持續時間為2.5ms，即R3的時間常數取2500/20=125（7DH）時，就能發出200HZ的音調。將上述程序鍵入學習機，并持續修改R3的常數能感到音調的變化。樂曲中，每一音符對應著確定的頻率，表1給出C調時各音符頻率及其對應的時間常數。讀者能根據表1所供給的常數，將其16進制代碼送入R3，反復練習體會。根據表1能奏出音符。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。
音符的節拍我們能用定時器T0來控制，送入不一樣的初值，就能產生不一樣的定時時間。便如某歌曲的節奏為每分鐘94拍，即一拍為0.64秒。其它節拍與時間的對應關系見表2。
但時，由于T0的最大定時時間只能為131毫秒，因此不可能直接用改變T0的時間初值來實現不一樣節拍。我們能用T0來產生10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2中也給出了各種節拍所對應的時間常數。例如對1/4拍音符，定時時間為0.16秒，對應的時間常數為16（即10H）；對3拍音符，定時時間為1.92秒，對應時間長數為192（即C0H）。
我們將每一音符的時間常數和其對應的節拍常數作為一組，按次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，就能實現演奏效果。此外，結束符和體止符能分別用代碼00H和FFH來表示，若查表結果為00H，則表示曲子終了；若查表結果為FFH，則產生對應的停頓效果。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一樣的音符。
下面給出程序序清單，可直接在TD-III型學習機上演奏，對其它不一樣型號的學習機，只需對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”，C調，節奏為94拍/分。讀者也能自行找出一首歌，按表1和表2給定的常數，將樂曲翻譯成碼表輸入機器，而程序不變。本實驗辦法簡便，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。
程序清單（略，請參看源程序的說明）。
程序框圖如圖2所示。
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