基于51單片機的音樂(lè )播放器的仿真與制作

事實(shí)上，按照圖1所示原理圖來(lái)焊接電路，其結果可能沒(méi)有任何效果。而圖2所示才是單片機音樂(lè )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：一是單片機左邊最小系統所需的電路部分，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)現的效果，實(shí)際做出來(lái)往往沒(méi)有效果。因此，要想在實(shí)際中實(shí)現滿(mǎn)意的效果還要憑借硬件經(jīng)驗進(jìn)行反復的摸索和嘗試。

2 軟件設計
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(guò)程序控制單片機的I／O口可輸出不同頻率的矩形波。當該矩形波的頻率位于聲音頻譜范圍內時(shí)，在單片機的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、低電平持續時(shí)間，即改變矩形波的頻率，即可產(chǎn)生不同的音調，從而發(fā)出不同的聲音，再讓矩形波輸出的長(cháng)短對應節拍，就可以實(shí)現單片機對音樂(lè )的演奏。
2．2 音調和節拍編碼
單片機奏樂(lè )只需弄清楚兩個(gè)概念，也就是“音調”和“節拍”。音調表示一個(gè)音符唱多高的頻率，節拍表示一個(gè)音符唱多長(cháng)的時(shí)間。
由于各個(gè)音調對應的頻率是已知的，因此，播放音樂(lè )時(shí)，應對樂(lè )曲中出現的音調進(jìn)行編碼，并找出單片機播放這些音調所對應的定時(shí)初值。表1所列是音調編碼與定時(shí)器的初值表，其中頻率是已知的，編碼可以自己設置，而定時(shí)初值是怎樣得來(lái)的呢?下面以“低6”為例進(jìn)行說(shuō)明?！暗?”的頻率f為440 Hz，其對應的周期為：T=1／f=1／440=272μs。單片機上對應蜂鳴器的I／O口來(lái)回取反的時(shí)間應為：t=T／2=2272／2=1136μs。單片機奏樂(lè )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為計數脈沖，如果單片機晶振為12MHz，則1μs計數一次。所以，對于“低6”，其定時(shí)器的初值應該是：216-1136=64400。
對節拍的控制可通過(guò)延時(shí)程序來(lái)實(shí)現。表2所列是節拍編碼表。若以1拍的時(shí)長(cháng)為400ms為例，1／2拍的時(shí)長(cháng)為200ms，1／4拍的時(shí)長(cháng)為100ms。首先，這樣，確定一個(gè)基本時(shí)長(cháng)的延時(shí)程序，比如以100ms為基本延時(shí)時(shí)間，那么，1／4拍可以調用一次延時(shí)程序，1／2拍需調用二次延時(shí)程序，1拍需調用四次延時(shí)程序，依次類(lèi)推。