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单片机产生音乐原理说明

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音乐模块部分

单片机发音原理：单片机演奏音乐基本是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率，也就是说不能象电子琴那样能奏出多种音色的声音，但一定要弄清楚两个概念即可，也就是“音调”和“节拍” 。

·音调 表示一个音符唱多高的频率。

·节拍 表示一个音符唱多长的时间。

下面，就此两点，阐述说明：

一、音调

在音乐中所谓“音调”，其实就是我们常说的“音高”。在音乐中常把中央C上方的A音定为标准音高，其频率f=440Hz，其余与其比较。f1和f2为两个音符，当这两个音符的频率相差一倍时，也即f2=2×f1时，则称f2比f1高一个倍频程。

在音乐中1与.1，2与.2……，正好相差一个倍频程，在音乐学中称它相差一个八度音。在一个八度音内，有12个半音。以1—i八音区为例，12个半音是：1—＃1、＃1—2、2—＃2、＃2—3、3—4、4—＃4，＃4—5、5一＃5、＃5—6、6—＃6、＃6—7、7—i 。这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。如果我们只要知道了这十二个音符的音高，也就是其基本音调的频率，我们就可根据倍频程的关系得到其他音符基本音调的频率。

2.确定一个频率所对应的定时器的定时初值的方法

以标准音高A为例：

标准音高A的频率f = 440 Hz,其对应的周期为：

T = 1/ f = 1/440 =2272μs

因此，需要在单片机I/O端口输出周期为T =2272μs的方波脉冲，如下图所示。

由上图可知,单片机上对应喇叭的I/O口来回取反的时间应为：

t = T/2 = 2272/2 = 1136μs 此处分两种方式叙述，请比较选用，其实结果相同：

Ⅰ.这个时间t也就是单片机上定时器应有的中断触发时间。一般情况下，单片机奏乐时，其定时器为工作方式1，它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲。设振荡器频率为f0，则定时器的予置初值由下式来确定：

t = 12 ×（TALL – THL）/ f0（假如是STM8，注意其计数方式）

式中，TALL = 216 = 65536，THL为定时器待确定的计数初值。因此定时器的高低计数器的初值为：

TH = THL / 256 = ( TALL – t× f0/12) / 256

TL = THL % 256 = ( TALL – t× f0/12) %256

将t=1136μs代入上面两式（注意：计算时应将时间和频率的单位换算一致），即可求出标准音高A在单片机晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1下的定时器高低计数器的预置初值为 ：

TH440Hz = (65536 – 1136 * 12/12) /256 = FBH

TL440Hz = (65536 – 1136 * 12/12)%256 = 90H

根据上面的求解方法，我们就可求出其他音调相应的计数器的予置初值。

Ⅱ.假设单片机晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1

计数脉冲值与频率的关系为：

N=FI ÷2÷FR

其中 N——计数值；

FI——内部计时一次为1us，故其频率为1MHz；

FR——要产生的频率。

其计数值的求法为：

T=65536－N=65536－FI ÷2÷FR

则标准音高A（频率f = 440 Hz）的计数值为：

T=65536－N=65536－FI ÷2÷FR

=65536－1000000÷2÷ FR =65536－500000/440=65536－1136=64400=0FB90H

下面给出C调各音符频率值和定时器定时初值：（晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1）

表1 C调各音符频率值和定时初值对照表

对于非C调的歌曲，要对各音符的频率做相应的变化

调号——音乐上指用以确定乐曲主音高度的符号。

升C调：1＝#C，也就是降D调：1＝bD；277（频率）

升D调：1＝#D，也就是降E调：1＝bE；311

升F调：1＝#F，也就是降G调：1＝bG；369 C调音符 .1 #.1 .2 #.2 .3 .4 #.4 .5 #.5 .6 #.6 .7

频率Hz 262

1.90ms 277

1.81 293

1.7ms 311

1.61 329

1.51ms 349

1.43ms 370

1.35 392

1.28ms 415

1.20 440

1.14ms 466

1.07 494

1.01ms

TH/TL

Stm8: F88B

F894

076C F8F2

0712 F95B

F95C

06A4 F9B7

064A FA14

FA1A

05E6 FA66

FA6A

0596 FAB9

0546 FB03

FB00

0500 FB4A

04B0 FB8F

FB8C

0474 FBCF

042E FC0B

FC0E

03F2

C调音符 1

1# 2 2# 3 4 4# 5 5# 6 6# 7

频率Hz 523

0.95ms 553

0.91 586

0.85 621

0.81 658

0.76ms 697

0.72ms 739

0.68 783

0.64ms 830

0.60 879

0.57ms 931

0.54 987

0.51ms

TH/TL FC43

FC4A

03B6 FC78

038E FCAB

FCAE

0352 FCDB

032A FD08

FD08

02F8 FD33

FD30

02D0 FD5B

02A8 FD81

FD80

0280 FDA5

0258 FDC7

FDC6

023A FDE7

021C FE05

FE02

01FE

C调音符 .1 #.1 .2 #.2 .3 .4 #.4 .5 #.5 .6 #.6 .7

频率Hz 1045

0.47ms 1106

0.45 1171

0.42ms 1241

0.40 1316

0.38ms 1393

0.36ms 1476

0.34 1563

0.32ms 1658

0.30 1755

0.28ms 1860

0.27 1971

0.25ms

TH/TL FB21

FE2A

01D6 FE3C

01C2 FE55

FE5C

01A4 FE6D

0190 FE84

FE84

017C FE99

FE98

0168 FEAD

0154 FEC0

FEC0

0140 FE02

012C FEE3

FEE8

0118 FEF3

010E FF02

FF06

00FA 升G调：1＝#G，也就是降A调：1＝bA；415

升A调：1＝#A，也就是降B调：1＝bB。466所谓1＝A，就是说，这首歌曲的“导” （即作为基调的中音DO）要唱得同A音符一样高，其它各音符依次向后递推，通常把这首歌曲叫做A调歌曲，或叫“唱A调”。1＝C，就是说，这首歌曲的“导”要唱得同C一样高，或者说“这歌曲唱C调”。同样是“导”，不同的调唱起来的高低是不一样的。

在递推的时候要严格按各音符间音程关系进行（全音还是半音，只有3—4和7—i 之间是半音关系，其它音之间都是全音关系），下面以1=D调进行说明。

参照上面的钢琴键盘图和表1，确定出D调各音符对应的频率值为：

（到后来制表时就以各音符对应的新频率值确定定时初值）

C调 .6 #.6 .7 1

中

C 1#

2

D 2# 3

E 4

F 4# 5

G 5# 6

A 6# 7

中

B .1

高C #.1高 .2

D #.2 .3

E .4F #.4 .5G #.5 .6A #.6 .7B ..

1

频率 440 494 587 659 740 880 988 1175 1318 1480 1760 D调 .5

.6 #.6 .7 1

中

C 1#

2

D 2# 3

E 4

F 4# 5

G 5# 6

A 6# 7

中

B .1

高C #.1高 .2

D #.2 .3

E .4F #.4 .5

G #.5 .6A #.6

频率 440 494 587 659 740 880 988 1175 1318 1480 1760

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音乐播放器-单片机课程设计

音乐播放器-单片机课程设计

1 设计内容与设计要求

设计内容：

本课题要求以单片机为核心设计一个音乐播放器，完成多曲选择播放控制、停止控制、省电模式控制等功能。音乐播放器利用单片机的定时器产生乐谱的各种频率方波，信号经过放大后由喇叭发出声音，选取某段音乐使单片机连续播放。设计3个按键：播放/停止、下一曲、上一曲；4位LED显示器，用来显示所选曲目，该显示器在播放期间为了节省电源，设计为关闭状态，当一歌曲演奏结束，或选曲时显示器才显示曲目信息。要求焊接好开发板，在开发板上进行调试。

设计要求：

1）确定系统设计方案；

2）进行系统的硬件设计；

3）完成必要元器件选择；

4）开发板焊接及测试

5）系统软件设计及调试；

6）系统联调及操作说明

7）写说明书 2 主 要 设 计 条 件

1、 MCS-51单片机实验操作台1台；

2、 PC机及单片机调试软件，仿真软件proteus；

3、 开发板1块；

4、 制作工具1套；

5、 系统设计所需的元器件。

说 明 书 格 式

目录

第1章、概述

第2章、系统总体方案设计

第3章 硬件设计

第4章 软件设计及调试

第5章 系统联调及操作说明

第6章 总结

参考文献

附录A 系统硬件原理图

附录B 程序清单 3 进 度 安 排

设计时间分为二周

第一周

星期一、上午：布置课题任务，课题介绍及讲课。

下午：借阅有关资料，总体方案讨论。

星期二、分班级焊接开发板

星期三、确定总体方案，学习与设计相关内容。

星期四、各部分方案设计，各部分设计。

星期五、设计及上机调试。

星期六、设计并调试

第二周

星期一：设计及上机调试。

星期二：调试，中期检查。

星期三：调试、写说明书。

星期四--星期五上午：写说明书、完成电子版并打印成稿。

星期五下午：答辩。

参 考 文 献

参考文献

1、王迎旭编.《单片机原理与应用》[M].机械工业出版社.

2、楼然苗编.《51系列单片机设计实例》[M].北京航空航天大学出版社.

流程图： 原理：

流程图： 原理：

简易电子琴的设计

作者：luwenxi

一、设计题目：

设计一简易电子琴，要求能够发出1、2、3、4、5、6、7等七个音符。

使用元件：AT89C51、LM324，喇叭，按键等

二、设计目的

（1）能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识有进一步的认识，独立对其进行测试与检

查。

（2）熟悉8051单片机的内部结构和功能，合理使用其内部寄存器，能够完成相关软件编程设计工作。

（3）为实现预期功能，能够对系统进行快速的调试，并能够对出现的功能故障进行分析，及时修改相关软

硬件。

（4）对软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。

三、系统硬件图

流程图:

原理:

（一）音乐产生原理及硬件设计

由于一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率

的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片

机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即

可。

本次设计中单片机晶振为12MHZ，那么定时器的计数周期为1MHZ，假如选择工作方式1，那T值便为T=21

6--5﹡105/相应的频率，那么根据不同的频率计算出应该赋给定时器的计数值，列出不同音符与单片机计

数T0相关的计数值如下表所示：

音符频率（HZ）简谱码（T值）

中1DO52364580

中2RE58764684

中3M65964777

中4FA69864820

中5SO78464898

中6LA88064968

中7SI98865030

采用查表程序进行查表时，可以为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表的方式来获得相应的数

据：

TABLEDW64580，64684，64777，64820，64898，64968，65030源程序:

方案一：产生按键音符

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG000BH

LJMPBREAK

MAIN:MOVTMOD,#01H;设置定时器0的工作方式

简单音乐发生器

简单音乐发生器

简单音乐发生器

0

单片机实训设计（论文）

题目：简单音乐发生器

系 别 电子信息工程

专业班级 07电信2班

学生姓名 谢霭谦

指导教师 朱俊杰 黄金杨

提交日期 2010-12-14

单片机实现简单音乐发生器

1

目录

1 设计任务与要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

2设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

2.1 音乐相关知识„„„„„„„„„„„„„„„„„1

2.2如何用单片机产生音频脉冲„„„„„„„„„„„2

2.3如何用单片机实现音乐的节拍„„„„„„„„„„3

2.4音频功放„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

3 硬件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

3.1结构框图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

3.2主要器件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3．3 电路原理图及说明„„„„„„„„„„„„„„6

4 软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

5 小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13

.................................................................................. 单片机实现简单音乐发生器

1 单片机实现简单音乐发生器

1 设计任务与要求

单片机原理与应用课程设计报告

单片机原理与应用课程设计报告

单片机原理及应用课程设计报告

1.利用I/O口产生一定频率的方波，驱动蜂鸣器，发出不同的音调，从而演奏乐曲（最少六首乐曲，每首不少于30秒）。

2．采用数码管显示信息。

3．可通过功能键选择乐曲，暂停，播放。

1.方案论证与对比

设计方案：

近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。现在，在许多领域中，电子音乐盒得到了广泛的应用，比如电子钟、闹钟等等。设计中我们考虑了两种设计方案，两种设计方案中主要去区别在于硬件电路的不同，对于本设计通过模拟电路和单片机设计均可以实现，最后根据设计要求、可行性和设计成本的考虑选择了单片机设计的方案。现在一一介绍，

论证如下：

1.1 方案一

以STC89C52为核心，通过单片机的定时器产生一定长度的方波，方波脉冲驱动蜂鸣器发声。要产生音频脉冲，只需算出某一音频的周期，然后取半周期的时间定时。利用定时器计时这个半周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相，就可在I/O脚上得到此频率的脉冲。当键盘有键按下时，判断键值，启动计数器T0，产生一定频率的脉冲，驱动蜂鸣器，放出乐曲。同时在LCD显示歌曲序号和歌曲名称。

1.2 方案二

采用单片机来设计电路。此电路包括时钟电路、复位电路、音乐驱动电路和MCS-51单片机。由石英晶体振荡器产生单片机工作时所必须的时钟信号。由复位按键使单片机的CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。由于单片机最大灌入电流为3.2mA，所以选用PNP管，并要在PNP的基极和发射极加限流电阻。使用单片机P0端口做显示电路，要在P0口加上拉电阻（5~10kΩ）。还要加限流电阻，保护单片机。由外部中断输入和定时/计数器的外部输入都是低电平有效，可以和复位电路相视，只要将复位电路中的电容去掉即可。