單片機入門教程實戰二：唱歌程序

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，并不斷修改R3的常數可以感到音調的變化。
　　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相應的時間常數。
　　讀者可以根據表1所提供的常數，將其16進制代碼送入R3，反復練習體會。根據表1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。
　　音符的節拍我們可以用定時器T0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同節拍。我們可以用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，相應的時間常數為16（即10H）；對3拍音符，定時時間為1.92秒，相應時間長數為192（即C0H）。
　　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。
　　此外，結束符和體止符可以分別用代碼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，則產生相應的停頓效果。
　　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同的音符。
　　程序框圖如圖2所示。
　　下面給出程序序請單，可直接在TD-III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”，C調，節奏為94拍/分。讀者也可以自行找出一首歌，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。
　　程序清單（略，請參看源程序的說明）。

《無線電》1992年第3期。
　　硬件連接說明:
　　隨便找一個仿真機或者什么單片機實驗板，只要能工作的就行，將程序輸入，運行，然后找個音箱（你計算機旁邊應當就有一對吧）撥出插頭，插頭的前端接在P1。0上，后面部分找根線接單片機的地，就應當有聲了，然后怎么改進硬件連接就是你的事了。。。。