采用AT89S52的樂(lè )曲編輯發(fā)生器的設計

1引言

基于RTX51的樂(lè )曲編輯發(fā)生器以AT89S52單片機為控制核心，操作者可以通過(guò)4×4矩陣鍵盤(pán)輸入約定格式的任意樂(lè )曲，按“播放”鍵后，系統便開(kāi)始播放所編輯的樂(lè )曲，并且音調和節拍都可以由單片機精確控制。為了降低成本，在最小硬件設計的基礎上，系統的功能盡可能用軟件來(lái)實(shí)現，系統軟件是在面向MCS-51系列單片機的嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統RTX51Tiny平臺上，用C51高級語(yǔ)言和MCS-51匯編語(yǔ)言混合編程而開(kāi)發(fā)的。

2 系統硬件設計

為了今后能夠在線(xiàn)升級用戶(hù)應用程序，采用帶ISP接口的單片機AT89S52為核心構成樂(lè )曲編輯發(fā)生器。AT89S52具有快速8051內核、8 KB FlashE2PROM、256 B IDATA RAM，完全符合運行RTX51Tiny的硬件要求。筆者已研制了AT89S51／52的目標程序PC機下載軟件，無(wú)需編程器即可完成單片機應用系統的開(kāi)發(fā)。

為了設計編輯任意樂(lè )曲的人機界面，采用4×4矩陣鍵盤(pán)作為系統的輸入設備，采用點(diǎn)陣式液晶顯示模塊TC1602A作為系統的輸出設備。為了存儲和讀出任意樂(lè )曲，采用帶I2C串行接口的E2PROM存儲器AT24C02。為了放大單片機AT89S52產(chǎn)生的樂(lè )曲聲音，采用了功率放大器LM386。系統硬件電路原理圖如圖1所示。

3 樂(lè )曲編輯和播放的軟件實(shí)現

3.1 單片機產(chǎn)生音頻矩形脈沖的方法

利用單片機的內部定時(shí)器T1并使其工作在定時(shí)器工作方式1(16 bit定時(shí))，改變T1的計數初值，就可以在單片機的I／O引腳端產(chǎn)生不同頻率的音頻矩形脈沖。

例如，音頻矩形脈沖信號的頻率為523 Hz，則其周期T=1／523=1912μs，因此，只要讓計數器定時(shí)1912μs÷2=956μs，當定時(shí)956μs到的時(shí)候，將AT89S52的樂(lè )曲輸出引腳P3.7反相，就可得到中音DO(523 Hz)。

單片機定時(shí)器計數初值T與單片機內部機器周期信號頻率Fi和音頻矩形脈沖信號頻率Fr的關(guān)系如下。

為了敘述方便，不妨把定時(shí)器計數初值T稱(chēng)為簡(jiǎn)譜碼。

3.2 樂(lè )曲的音調表示方法

單片機播放樂(lè )曲的過(guò)程，主要是用單片機來(lái)識別所編輯的樂(lè )曲并播放出來(lái)。單片機需要識別樂(lè )曲中的音調和音長(cháng)(音長(cháng)亦稱(chēng)為節拍)，本設計用字母A～Z來(lái)代表樂(lè )曲的各個(gè)音調。數字0作為音調的結束標志，如表1所示。

3.3 樂(lè )曲編輯的軟件實(shí)現方法

在系統軟件設計時(shí)，已將按鍵處理作為一個(gè)任務(wù)即“按鍵處理任務(wù)”，它的主要功能是編輯樂(lè )曲?！鞍存I處理任務(wù)”的執行需要“鍵盤(pán)掃描任務(wù)”向它發(fā)送信號來(lái)觸發(fā)執行?！鞍存I處理任務(wù)”的C51源程序如下。