基于51單片機(jī)的音樂播放器的仿真與制作

事實(shí)上，按照?qǐng)D1所示原理圖來焊接電路，其結(jié)果可能沒有任何效果。而圖2所示才是單片機(jī)音樂播放器的實(shí)際制作電路。與圖1相比，實(shí)
際電路多了兩個(gè)部分：一是單片機(jī)左邊最小系統(tǒng)所需的電路部分，而仿真軟件中則將這些省略了；另一個(gè)是單片機(jī)右邊多了一個(gè)三極管。之所以要加這個(gè)三極管，主要是為了放大蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電流，而仿真軟件里面所有的元件都是理想元件，所以，仿真能實(shí)現(xiàn)的效果，實(shí)際做出來往往沒有效果。因此，要想在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)滿意的效果還要憑借硬件經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)的摸索和嘗試。

2 軟件設(shè)計(jì)
2．1 播放原理
聲音的頻譜范圍通常約為幾十到幾千赫茲，通過程序控制單片機(jī)的I／O口可輸出不同頻率的矩形波。當(dāng)該矩形波的頻率位于聲音頻譜范圍內(nèi)時(shí)，在單片機(jī)的I／O口接上喇叭就能發(fā)出聲音。然后利用延時(shí)程序控制矩形波的高、低電平持續(xù)時(shí)間，即改變矩形波的頻率，即可產(chǎn)生不同的音調(diào)，從而發(fā)出不同的聲音，再讓矩形波輸出的長短對(duì)應(yīng)節(jié)拍，就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)音樂的演奏。
2．2 音調(diào)和節(jié)拍編碼
單片機(jī)奏樂只需弄清楚兩個(gè)概念，也就是“音調(diào)”和“節(jié)拍”。音調(diào)表示一個(gè)音符唱多高的頻率，節(jié)拍表示一個(gè)音符唱多長的時(shí)間。
由于各個(gè)音調(diào)對(duì)應(yīng)的頻率是已知的，因此，播放音樂時(shí)，應(yīng)對(duì)樂曲中出現(xiàn)的音調(diào)進(jìn)行編碼，并找出單片機(jī)播放這些音調(diào)所對(duì)應(yīng)的定時(shí)初值。表1所列是音調(diào)編碼與定時(shí)器的初值表，其中頻率是已知的，編碼可以自己設(shè)置，而定時(shí)初值是怎樣得來的呢?下面以“低6”為例進(jìn)行說明?！暗?”的頻率f為440 Hz，其對(duì)應(yīng)的周期為：T=1／f=1／440=272μs。單片機(jī)上對(duì)應(yīng)蜂鳴器的I／O口來回取反的時(shí)間應(yīng)為：t=T／2=2272／2=1136μs。單片機(jī)奏樂時(shí)，其定時(shí)器為工作方式1，若以振蕩器的十二分頻信號(hào)為計(jì)數(shù)脈沖，如果單片機(jī)晶振為12MHz，則1μs計(jì)數(shù)一次。所以，對(duì)于“低6”，其定時(shí)器的初值應(yīng)該是：216-1136=64400。
對(duì)節(jié)拍的控制可通過延時(shí)程序來實(shí)現(xiàn)。表2所列是節(jié)拍編碼表。若以1拍的時(shí)長為400ms為例，1／2拍的時(shí)長為200ms，1／4拍的時(shí)長為100ms。首先，這樣，確定一個(gè)基本時(shí)長的延時(shí)程序，比如以100ms為基本延時(shí)時(shí)間，那么，1／4拍可以調(diào)用一次延時(shí)程序，1／2拍需調(diào)用二次延時(shí)程序，1拍需調(diào)用四次延時(shí)程序，依次類推。