转载--交流蜂鸣器音乐播放设计
基于EasyARN2103的DIY方案二：交流蜂鸣器音乐播放设计
1.1 蜂鸣器简介
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流或者交流供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。蜂鸣器的外观如下图所示。
图1.1 蜂鸣器
根据发声材料、结构和驱动方式的不同，蜂鸣器可以分为压电式、电磁式等，如表1.1所示。
表1.1 根据材料和结构分类
表1.2 根据驱动方式分类
1.1.1 驱动电路分析与参数计算
根据上述的几个蜂鸣器驱动电路分析发现，蜂鸣器驱动电路无一例外都包含以下几个部分：一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管和一个电源滤波电容。驱动电路如图1.2所示。
图1.2 蜂鸣器驱动电路
蜂鸣器驱动电路分析如下：
1．蜂鸣器
发声元件，在其两端施加直流电压（有源蜂鸣器）或者方波（无源蜂鸣器）就可以发声，其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电压、工作频率、工作电流、驱动方式（直流/方波）等。这些都可以根据需要来选择。
2．续流二极管
蜂鸣器本质上是一个感性元件，其电流不能瞬变，因此必须有一个续流二极管提供续流。否则，在蜂鸣器两端会产生几十伏的尖峰电压，可能损坏驱动三极管，并干扰整个电路系统
的其它部分。
3．滤波电容
滤波电容Ｃ1的作用是滤波，滤除蜂鸣器电流对其它部分的影响，也可改善电源的交流阻抗，如果可能，最好是再并联一个220uF的电解电容。
4．三极管
三极管Q1起开关作用，其基极的高电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极低电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。
1.1.2 驱动程序设计
1．直流蜂鸣器驱动程序
直流蜂鸣器的驱动是非常简单的，只要在其两端施加额定工作电压，蜂鸣器就发声。以NPN三极管驱动电路为例，只要在三极管的基极接入高电平，蜂鸣器就能发声。例如：蜂鸣器每秒钟发声100mS时，三极管基极的驱动波形如图1.3所示。
图1.3 NPN管驱动直流蜂鸣器
2．交流蜂鸣器驱动程序
交流蜂鸣器的驱动相对复杂一点，要在蜂鸣器两端施加额定电压的方波。蜂鸣器的工作频率范围通常是很窄的，这意味着一个蜂鸣器通常只能工作在其额定频率才会有良好的发声效果（包括声压和音色等）。有些蜂鸣器的工作频率范围是比较宽的，这样就可以通过调整驱动方波的频率而使蜂鸣器发出音乐，演奏歌曲。例如：蜂鸣器每秒钟发声100mS时，三极管基极的驱动波形如下图所示。
图1.4 驱动交流蜂鸣器
1.2 设计原理
本实例采用LPC2103的定时器1产生PWM脉冲控制8050导通与闭合，使交流蜂鸣器两
端产生方波信号，驱动蜂鸣器发声。三个LED分别显示高、中和低音的状态。电路原理如图1.5所示。
图1.5 原理图
1.3 电路制作
1.3.1 元器件选择
本文电路制作中需要用到的元件如表1.3所列。
表1.3 元件列表
1.3.2 焊接
按照原理图连接电路，要注意蜂鸣器、三极管、二极管和LED的管脚极性。硬件电路焊接完成后如图1.6所示。
图1.6 实物图
整体效果如图1.7所示。
图1.7 整体实物图
1.4 程序设计
本实例通过LPC2103的定时器1产生PWM脉冲来控制交流蜂鸣器发声。根据不同的音频，LPC2103产生不同频率的PWM脉冲，使交流蜂鸣器发出不同频率的声音。并通过三个LED分别显示高、中和低音的状态。以下为部分程序，详细程序参见程序源码。
蜂鸣器初始化程序：设置蜂鸣器控制引脚为GPIO输出低电平。蜂鸣器不发声。见程序清单1.1。
程序清单1.1 蜂鸣器初始化程序
蜂鸣器指定频率发声程序：根据指定频率设定定时器1的PWM的输出周期，控制蜂鸣器发出指定频率的声音。见程序清单1.2。
程序清单1.2 蜂鸣器指定频率发声程序
蜂鸣器停止发声程序：复位定时器1，设置蜂鸣器控制引脚为GPIO输出低电平，蜂鸣器停止发声。见程序清单1.3。
程序清单1.3 蜂鸣器停止发声程序
LED初始化程序：分别设置LED1、LED2和LED3的控制引脚为GPIO输出，并熄灭。
见程序清单1.4。
程序清单1.4 LED初始化程序
点亮指定LED程序：根据入口参数点亮指定的LED，见程序清单1.5。
程序清单1.5 点亮指定LED程序
熄灭指定LED程序：根据入口参数熄灭指定的LED。见程序清单1.6。
程序清单1.6 熄灭指定LED程序
/******************************************************************** *******
作者：QCM
功能：控制蜂鸣器演奏一段音乐
******************************************************************** ********/
#include
/******************************************************************** *******/
#define Buzzer_on GP2DAT = 0x08080000;
#define Buzzer_off GP2DAT = 0x08000000;
/******************************************************************** *******/
// 音符数据表
unsigned char SOUNDLONG[]=
{
//生日快乐end
9,3,12,12,12,24,
9,3,12,12,12,24,
9,3,12,12,12,12,12,
9,3,12,12,12,24,0,
//三轮车end
6,6,9,3,6,6,12,
6,6,6,6,6,6,12,
6,6,9,3,6,6,9,3,
6,3,3,6,3,3,6,6,9,0,
};
// 音节频率表
unsigned char SOUNDTONE[]=
{
//生日快乐end
212,212,190,212,159,169,
212,212,190,212,142,159,
212,212,106,126,159,169,190,
119,119,126,159,142,159,0,
//三轮车end
239,239,212,189,159,159,189,
159,159,142,126,120,120,159,
120,120,142,159,189,142,159,189,
239,212,189,159,142,159,189,212,239,0,
};
/******************************************************************** *******/
void Music(unsigned char number);
void delay10ms(unsigned char time);
void delay50us(unsigned char time);
void SysClkInit(unsigned char clock)
{
PLLKEY1=0xAA;
PLLCON=0x01; // PLL配置
PLLKEY2=0x55;
POWKEY1=0x01;
POWCON=clock; // CPU时钟配置
POWKEY2=0xF4;
}
/******************************************************************** *******/
void main(void)
{
SysClkInit(5); // 配置CPU时钟频率为1.31MHz
while(1)
{
Music(1); //生日快乐
delay10ms(500);
delay10ms(500);
Music(2); //三轮车
delay10ms(500);
delay10ms(500);
}
}
/******************************************************************** *******/
void Music(unsigned char number)
{
unsigned int k,n;
unsigned int SoundLong,SoundTone;
unsigned int i,j,m;
for(k=0;k { while(SOUNDLONG[i] !=0){i++;} i++; if(i>=57) i=0; } for(k=0;k { while(SOUNDTONE[j] !=0){j++;} j++; if(j>=57) j=0; } do { if(i>=57) i=0; if(j>=57) j=0; SoundLong=SOUNDLONG[i]; SoundTone=SOUNDTONE[j]; i++; j++; for(n=0;n { for(k=0;k<12;k++) { Buzzer_on; for(m=0;m Buzzer_off; for(m=0;m } } delay50us(100); }while((SOUNDLONG[i] !=0) || (SOUNDTONE[j] !=0)); } /******************************************************************** *******/ //延时程序 void delay10ms(unsigned char time) { unsigned int a,b,c; for(a=0;a for(b=0;b<10;b++) for(c=0;c<120;c++); } void delay50us(unsigned char time) { unsigned int a,b 单片机驱动蜂鸣器演奏音乐 1.实验任务： 使单片机驱动蜂鸣器发出音乐＋流水灯显示节拍 2.实验目的： 学习编写简单的单片机音谱编码 3.原理图： （蜂鸣器驱动电路图） 如果您会玩MIDI的话,装一套CakeWalk7.0,在里面先写音谱,试效果,确定后把所用到的音符做到下例的数据表（sszymmh）中去就行了.您可试试用这钟方法玩单片机音乐。 sbit key1=P3^5; unsigned char Timer_1,Timer_2,Time,led1=1,j=0; unsigned char WAITT=0; //世上只有妈妈好数据表 code unsigned char sszymmh[]={ 6,2,3, 5,2,1, 3,2,2, 5,2,2, 1,3,2, 6,2,1, 5,2,1,6,2,4, 3,2,2, 5,2,1, 6,2,1, 5,2,2, 3,2,2, 1,2,1, 6,1,1, 5,2,1, 3,2,1, 2,2,4, 2,2,3, 3,2,1, 5,2,2,5,2,1, 6,2,1, 3,2,2, 2,2,2, 1,2,4, 5,2,3, 3,2,1,2,2,1, 1,2,1, 6,1,1, 1,2,1, 5,1,6, 0,0,0 }; code unsigned char FREQH[]={0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8, 0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC, //1,2,3,4,5,6,7,8,i 0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF,} ; code unsigned char FREQL[]={0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6, 0x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,0x8F, //1,2,3,4,5,6,7,8,i 0xEE,0x44, 0x6B,0xB4,0xF4,0x2D, 0x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16,}; void delay(unsigned char t) { unsigned char sum1; unsigned long sum2; for(sum1=0;sum1 { for(sum2=0;sum2<5000;sum2++)//节奏快慢 {;} } TR0=0; } void t0int() interrupt 1 { TR0=0; BELL=!BELL; TH0=Timer_1; TL0=Timer_2; TR0=1; } void song() { TH0=Timer_1; TL0=Timer_2; TR0=1; delay(Time); } void main(void) { unsigned char k,i; TMOD=1; //置CT0定时工作方式1 EA=1;ET0=1;//IE=0x82 //CPU开中断,CT0开中断 while(1) { i=0; Time=1; while(Time) if(j==8) { //led=1; j=0;WAITT=~WAITT; if(WAITT) { led1=0x80; } else { led1=1; } } else { P2=~led1; if(WAITT) { led1=led1>>1; } else { led1=led1<<1; } j++; } k=sszymmh+7*sszymmh[i+1]-1; Timer_1=FREQH[k]; Timer_2=FREQL[k]; Time=sszymmh[i+2]; i=i+3; song(); } } #include<> //包含52单片机寄存器定义的头文件 sbit sound=P3^7; //将sound位定义为 unsigned int C; //储存定时器的定时常数 //以下是C调中音的音频宏定义 #define dao 523 //将"dao"宏定义为中音"1"的频率523Hz #define re 587 //将"re"宏定义为中音"2"的频率587Hz #define mi 659 //将"mi"宏定义为中音"3"的频率659Hz #define fa 698 //将"fa"宏定义为中音"4"的频率698Hz #define sao 784 //将"sao"宏定义为中音"5"的频率784Hz #define la 880 //将"la"宏定义为中音"6"的频率880Hz #define xi 987 //将"xi"宏定义为中音"7"的频率523Hz /******************************************* 函数功能：1个延时单位，延时200ms ******************************************/ void delay() { unsigned char i,j; for(i=0;i<250;i++) for(j=0;j<250;j++) ; } /******************************************* 函数功能：主函数 ******************************************/ void main(void) { unsigned char i,j; //以下是《两只老虎》歌曲 unsigned int code f[]={dao,re,mi,dao, //每行对应一小节音符 dao,re,mi,dao, mi,fa,sao, mi,fa,sao, sao,la,sao,fa,mi,dao, sao,la,sao,fa,mi,dao, dao,sao,dao, dao,sao,dao, 0xff}; //以0xff作为音符的结束标志 //以下是简谱中每个音符的节拍 //"4"对应4个延时单位，"2"对应2个延时单位，"1"对应1个延时单位unsigned char code JP[ ]={2,2,2,2, 2,2,2,2, 2,2,3, 2,2,3, 3.3 蜂鸣器播放歌曲原理 一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，它不包含相应幅度的谐波频率。因此单片机奏乐只需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。 1）音调的确定 音调就是我们常说的音高。它是由频率来确定的！我们可以查出各个音符所对应的相应的频率，那么现在就需要我们来用51来发出相应频率的声音！我们常采用的方法就是通过单片机的定时器定时中断，将单片机上对应蜂鸣器的I/O口来回取反，或者说来回清零，置位，从而让蜂鸣器发出声音，为了让单片机发出不同频率的声音，我们只需将定时器予置不同的定时值就可实现。 2）节拍的确定 一般说来，如果乐曲没有特殊说明，一拍的时长大约为400—500ms 。 3.3 蜂鸣器播放歌曲程序 #include // 频率-半周期数据表高八位本软件共保存了四个八度的28个频率数据code unsigned char FREQH[] = { 0xF2, 0xF3, 0xF5, 0xF5, 0xF6, 0xF7, 0xF8, //低音1234567 0xF9, 0xF9, 0xFA, 0xFA, 0xFB, 0xFB, 0xFC, 0xFC,//1,2,3,4,5,6,7,i 0xFC, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFE, //高音 234567 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFF}; //超高音 1234567 // 频率-半周期数据表低八位 code unsigned char FREQL[] = { 0x42, 0xC1, 0x17, 0xB6, 0xD0, 0xD1, 0xB6, //低音1234567 0x21, 0xE1, 0x8C, 0xD8, 0x68, 0xE9, 0x5B, 0x8F, //1,2,3,4,5,6,7,i 0xEE, 0x44, 0x6B, 0xB4, 0xF4, 0x2D, //高音 234567 0x47, 0x77, 0xA2, 0xB6, 0xDA, 0xFA, 0x16}; //超高音 1234567 //-------------------------------------- //世上只有妈妈好数据表要想演奏不同的乐曲, 只需要修改这个数据表 code unsigned char sszymmh[] = { 6, 2, 3, 5, 2, 1, 3, 2, 2, 5, 2, 2, 1, 3, 2, 6, 2, 1, 5, 2, 1, //一个音符有三个数字。前为第几个音、中为第几个八度、后为时长（以半拍为单位）。 //6, 2, 3 分别代表：啦, 中音, ３个半拍; //5, 2, 1 分别代表：嗦, 中音, １个半拍; //3, 2, 2 分别代表：咪, 中音, ２个半拍; //5, 2, 2 分别代表：嗦, 中音, ２个半拍; //1, 3, 2 分别代表：哆, 高音, ２个半拍; 6, 2, 4, 3, 2, 2, 5, 2, 1, 6, 2, 1, 5, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 2, 1, 6, 1, 1, 5, 2, 1, 3, 2, 1, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 2, 5, 2, 1, 6, 2, 1, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 4, 5, 2, 3, 3, 2, 1, 2, 2, 1, 1, 2, 1, 6, 1, 1, 1, 2, 1, 5, 1, 6, 0, 0, 0}; //-------------------------------------- void t0int() interrupt 1 //T0中断程序，控制发音的音调 { TR0 = 0; //先关闭T0 speaker = !speaker; //输出方波, 发音 TH0 = timer0h; //下次的中断时间, 这个时间, 控制音调高低 TL0 = timer0l; TR0 = 1; //启动T0 } //-------------------------------------- void delay(unsigned char t) //延时程序，控制发音的时间长度 { unsigned char t1; unsigned long t2; 音乐演奏 1 总体要求与分析 1.1设计要求 本文主要编写一段音乐程序，该程序可以进行如下操作：按大写字母“A”，奏一首歌曲；按大写字母“B”；奏另一首歌曲，曲目自选，可重复操作。按Q 退出程序。 1.2设计思路分析 在IBM-PC/XT机中都带有8253-5定时/计数器，IBM-PC/AT中带有8254定时/计数器，这两种芯片功能十分类似。本文通过对8253-5定时/计数器芯片的操作实现音乐演奏。该声音接口通过汇编语言对8253-5的端口直接进行操作，可以不必要过多的使用BIOS的调用和DOS的调用。 计数器芯片有3个通道，各自具有专用功能。通道0时系统的始终节拍计时器，通道1专用于产生动态RAM的定时刷新信号，通道2用来控制计算机的扬声器的声音频率。该音乐演奏主要用到通道2的功能，使通道2工作在“方波发生器”方式，产生相应频率的音调送至喇叭驱动电路，使喇叭发出不同音调的声音。使用8255A的PB0控制通道2的计数，PB1控制通道2的输出对扬声器产生控制的时间。 人机交互包括屏幕显示提示语以及人工输入相应参数，主要应用到BIOS的10H号中断调用以及DOS的21H号中断调用。BIOS的10H号中断调用用于显示器驱动，设置显示模式和光标位置；DOS的21H号中断调用用于单字符输入以及多字符输出显示。 音乐演奏实现的一个主要步骤是乐谱编程。通过相应的频率表将乐谱中对应的音符转化为计数器的计数初值，节奏通过延时程序转化为对喇叭发音时间的控制，从而实现音符和节拍的数字化。 2 方案设计 音乐的实现主要是对乐谱中的单音符按照一定的音符频率表转化为计数器的计数频率以及喇叭发声的控制时间，通过计数产生相应的控制动作。由此可以有两种方案比较和选择。 2.1 方案一 通过编程使用软件来实现计数和喇叭发声的时间设置，控制8255A并行I/O 接口驱动喇叭发声。CPU每执行一条指令需要耗费一定的时间，这样可以通过循环的方式设置好循环次数，实现软件计数，然后输出相应的高低电平，驱动喇叭发出对应频率和节拍的声音。 利用软件编程方式实现该功能的优点是可以减少硬件开支，便于调试和问题的查找。缺点是CPU开支太大，利用率不高，而且时间不够精准。 2.2 方案二 利用硬件实现频率计数和延时时间的控制，利用8253-5定时/计数器芯片和8255A并行I/O接口芯片。使8253的一个通道工作在“方波发生器”模式，实现对频率的计数；利用8255A的PB3端口实现发声时间的计数控制。这样可以精确的控制时间，减少CPU的开支。 该方案的优点是控制精度提高，同时也减少CPU的开支。缺点是硬件开销比较多。 2.3 方案选择 本文要实现的功能所需要的硬件电路并不是太复杂，一般的IBM-PC/XT/AT 机家族都带有相应的硬件电路。在提高精度与简易程度的比较下，决定采用方案二，这样可以大大提高时间控制精度，同时减少软件程序的复杂度。 #include 课程设计任务书 学生姓名：王琨专业班级：自动化1105班 指导教师：向馗工作单位：自动化学院 题目: 音乐演奏程序设计 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1．使用汇编语言设计一个在计算机上运行的音乐演奏程序。 2．屏幕显示钢琴图像。 3．实现以下附加功能：按“D”键，加快播放速度，按“E”键，降低播放速度。 4. 按"X"鍵，退出。 5．撰写课程设计说明书。内容包括：摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括：设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。 时间安排： 12月30日-----12月31日查阅资料及方案设计 1月2日-----1月3日编程 1月6日调试程序 1月7日-----1月8日撰写课程设计报告 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 摘要 汇编语言（Assembly Language）是面向机器的程序设计语言。在汇编语言中，用助记符（Memoni）代替机器指令的操作码，用地址符号（Symbol）或标号（Label）代替指令或操作数的地址，如此就增强了程序的可读性并且降低了编写难度，象这样符号化的程序设计语言就是汇编语言，因此亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，还要由汇编程序或者叫汇编语言编译器转换成机器指令。因为用汇编语言设计的程序最终被转换成机器指令，故能够保持机器语言的一致性，直接、简捷，并能像机器指令一样访问、控制计算机的各种硬件设备，如磁盘、存储器、CPU、I/O端口等。使用汇编语言，可以访问所有能够被访问的软、硬件资源。 使用的编译软件是masm for windows ,MASM是微软公司开发的汇编开发环境，拥有可视化的开发界面，使开发人员不必再使用DOS环境进行汇编的开发，编译速度快，支持80x86汇编以及Win32asm，是Windows下开发汇编的利器。它与Windows平台的磨合程度非常好，但是在其他平台上就有所限制，使用MASM 的开发人员必须在Windows下进行开发。 关键词：汇编语言、MASM、DOS环境 /*生日快乐歌曲*/ #include <> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit beep = P1^5; uchar code SONG_TONE[]={212,212,190,212,159,169,212,212,190,212,142,159, 212,212,106,126,159,169,190,119,119,126,159,142,159,0}; uchar code SONG_LONG[]={9,3,12,12,12,24,9,3,12,12,12,24, 9,3,12,12,12,12,12,9,3,12,12,12,24,0}; //延时 void DelayMS(uint x) { uchar t; while(x--) for(t=0;t<120;t++); } void PlayMusic() { uint i=0,j,k; while(SONG_LONG[i]!=0||SONG_TONE[i]!=0) { //播放各个音符，SONG_LONG 为拍子长度 for(j=0;j 课程设计：电子设计 题目名称：音乐流水灯 姓名：戴锦超 学号：08123447 班级：信科12-3班 完成时间：2014年10月23日 1设计的任务 设计内容：动手焊接一个51单片机 设计目标：利用单片机上的蜂鸣器以及二极管实现音乐播放以及根据音乐的节奏而规律性闪亮的二极管。并且通过程序调节音乐节奏的快慢。 2 设计的过程 2.1 基本结构 1.STC89C52RC 在本次的试验中采用了STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期，工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机），工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz，用户应用程序空间为8K字节。 （STC89C52RC引脚图） STC89C52RC单片机的工作模式： （1）典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 （2）空闲模式：典型功耗2mA （3）正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA （4）唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备 2.蜂鸣器及其工作原理： 蜂鸣器按其结构分主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。本实验采用的是电磁式 蜂鸣器。 蜂鸣器按其是否带有信号源又分为有源和无源两种类型。 有源蜂鸣器只需要在其供电端加上额定直流电压，其内部的震荡器就可以产生固定频率的信号，驱动蜂鸣器发出声音。无源 蜂鸣器可以理解成与喇叭一样，需要在其供电端上加上高低不断变化的电信号才可以驱动发出声音。本实验采用的是有源蜂鸣器。 （蜂鸣器与单片机连接电路图） 2.2 软件设计过程 1.蜂鸣器发声原理 本实验由于采用有源蜂鸣器，只需将引脚端口P1^4清 信息与电气工程学院 电子信息工程CDIO一级项目（2013/2014学年第一学期） 题目：音乐演奏程序设计 专业班级：xxxxxxxxxxxxxxxxx 学生姓名：xxxxxxx 学号：xxxxxxxxx 指导教师：xxxxxxx 设计周数： 设计成绩： 2013年12月28日 1、项目设计目的 1.1掌握接口电路的应用和设计技术。 1.2掌握汇编语言的设计思路。 1.3掌握8086的控制流程，以及8255和8253芯片的功能。 1.4用汇编程序完成键控音乐播放器,用8253定时器来产生声音。 1.5使学生能够较全面地巩固和应用课堂中所学的基本理论和程序设计方法，能够较熟练地完成汇编语言程序的设计和调试。 2、项目设计正文 2.1设计内容 要求完成一个音乐程序，即通过按下键盘上某个按键就可以按预先设定的程序播放音乐或者终止程序。比如：按大写字母“1”，唱乐曲“沂蒙山小调”；按大写字母“2”，唱乐曲“生日快乐”按大写字母“3”，唱乐曲“棉花糖”；按"4"键，退出。并且可以重复操作。 2.2总体设计思路 在IBM-PC/XT机中都带有8253-5定时/计数器，IBM-PC/AT中带有8254定时/计数器，这两种芯片功能十分类似。本文通过对8253-5定时/计数器芯片的操作实现音乐演奏。该声音接口通过汇编语言对8253-5的端口直接进行操作，可以不必要过多的使用BIOS的调用和DOS的调用。 计数器芯片有3个通道，各自具有专用功能。通道0时系统的始终节拍计时器，通道1专用于产生动态RAM的定时刷新信号，通道2用来控制计算机的扬声器的声音频率。该音乐演奏主要用到通道2的功能，使通道2工作在“方波发生器”方式，产生相应频率的音调送至喇叭驱动电路，使喇叭发出不同音调的声 音。使用8255A的PB 0控制通道2的计数，PB 1 控制通道2的输出对扬声器产生控制的时间。 人机交互包括屏幕显示提示语以及人工输入相应参数，主要应用到BIOS的10H号中断调用以及DOS 的21H号中断调用。BIOS的10H号中断调用用于显示器驱动，设置显示模式和光标位置；DOS的21H号中断调用用于单字符输入以及多字符输出显示。 音乐演奏实现的一个主要步骤是乐谱编程。通过相应的频率表将乐谱中对应的音符转化为计数器的计数初值，节奏通过延时程序转化为对喇叭发音时间的控制，从而实现音符和节拍的数字化。 2.3流程图 2.3.1主程序流程图 实验三-利用蜂鸣器演奏音乐 一、实验目的 1.了解BlueSkyC51单片机实验板中蜂鸣器的硬件电路 2.学会利用蜂鸣器实现音乐的演奏 3.掌握蜂鸣器实现音乐演奏的编程 二、实验硬件设计及电路 1. BlueSkyC51单片机实验板 ` 2.单片机最小系统 。 3.蜂鸣器电路连接 三极管主要是做驱动用的。因为单片机的IO口驱动能力不够让蜂鸣器发出声音，所以 我们通过三极管放大驱动电流，从而可以让蜂鸣器发出声音，你要是输出高电平，三极管导通，集电极电流通过蜂鸣器让蜂鸣器发出声音，当输出低电平时，三极管截止，没有电流流过蜂鸣器，所以就不会发出声音。 三、实验原理 1.音调及节拍 用一个口，输出方波，这个方波输入进蜂鸣器就会产生声音，通过控制方波的频率、时间，就能产生简单的音乐。一般说来，单片机演奏音乐基本都是单音频率，因此单片机奏乐只需控制音调和节拍。 （1）音调的确定 音调是由频率来确定的。通过单片机的定时器定时中断，将单片机上对应蜂鸣器的I/O 口来回取反，从而让蜂鸣器发出不同频率的声音。只需将定时器给以不同的定时值就可实现。通过延时，即可发出所需要的频率。 … （2）节拍的确定 一拍的时长大约为400—500ms,每个音符的时长通过节拍来计算。详细见程序代码。 2.软件设计相关 （1）头文件 #include<> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ulong unsigned long sbit beep=P1^4; 译实验相关问题 ; (1)实际发音颤音重 解决方法为修改蜂鸣器的驱动频率. (2)实际节奏过快或者过慢 调整延时 四、C51程序代码（部分来源于网络） #include<> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ulong unsigned long ~ sbit beep=P1^4; //蜂鸣器与口连接 uchar th0_f; //中断装载T0高8位 uchar tl0_f; //T0低8位 uchar code freq[36*2]={ //音阶码表 0xf7,0xd8, //440hz , 1 //0 0xf8,0x50, //466hz , 1# //1 山东工商学院 电子设计大赛 作品设计报告 题目：音乐演奏器设计 队名： XXXXXX 成员： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 提交时间： 2016.7.1 目录 一、引言....................................................................................................................................... ３ 二、方案比较以及选择................................................................................................................. ３ 2.1 控制模块选择方案......................................................................................................... ３ 2.2 按键选择方案.................................................................................................................. ４ 三、硬件设计及说明..................................................................................................................... ４ 3.1系统组成及总体框图...................................................................................................... ４ 3.2元件简介........................................................................................................................... ５ 3.3 各功能模块原理图.......................................................................................................... ６ 四、软件设计................................................................................................................................. ８ 4.1 音乐相关知识.................................................................................................................. ８ 4.2用单片机实现音乐的节拍............................................................................................... ９ 4.3用单片机产生音频脉冲................................................................................................... ９ 五、系统调试................................................................................................................................. ９ 5.1硬件调试........................................................................................................................... ９ 5.2 软件调试...................................................................................................................... １０ 六、总结..................................................................................................................................... １０ 七、参考文献............................................................................................................................. １０附录1：元器件清单...................................................................................... 错误！未定义书签。附录2：电路原理图.................................................................................................................. １１ 目录 一、新媒体装置艺术 1、作品原理介绍 (1) 2、作品设计的意义 (1) 3、作品的主要内容 (1) 4、制作方法和流程 (1) 5、成果 (9) 6、价值和影响 (9) 7、创新点 (10) 二、结论 8、技术方面 (10) 9、艺术方面 (10) 10、不足及展望 (11) 11、谢辞 (11) 设计说明书 一、作品原理介绍： 能感应到物体靠近并且低于50CM时，蜂鸣器发出音乐，并且小灯泡随着音乐节奏变化。 二、作品设计意义： 将它应用到图书馆或者购物的地方，当人们靠近的时间能只能朗读出这一栏或者这一块区域有什么东西，能够更加让人们更快速的找到自己需要的东西，很大程度上节约的时间!也可以应用到车上，当开车的人快要和前面或者后面的物体撞上的时候，会发出声音来提醒你，从而给生命和财产加上保护套。 三、作品主要内容： 1、Arduino控制蜂鸣器播放音乐、小灯泡。 2、小灯泡跟随蜂鸣器的音乐节奏变化。 3、当物体离超声波低于50CM时发出指令，控制蜂鸣器、 小灯泡。 四、制作方法和流程： adruinouno一块（其他Arduino板子也可，注意引脚就行），面保线若干条，蜂鸣器或小喇叭一个。 原理： 首先讲下简单的乐理知识，知道音乐是怎么演奏出来的自然就可以通过代码来进行编排了。 1.演奏单音符的原理 一首音乐由若干音符组成，每一个音符唯一对应一个频率。如果我们知道了音符相对应的频率，再让 Arduino 按照这个频率输出到蜂鸣器或喇叭，蜂鸣器或喇叭就会发出相应频率下的声音。 Arduino官方网站给出了不同音符对应的不同频率的头文件，具体请见下文介绍。 2.音符演奏的持续时间 每个音符都会播放一定的时间，这样才能构成一首优美的曲子，而不是每个音符都播放一样长的时间。如何确定每个音符演奏的单位时间呢？我们知道，音符节奏分为1拍、1/2拍、1/4拍、1/8拍等等，我们规定一拍音符的时间为1；半拍为0.5；1/4拍为0.25；1/8拍为0.125……，所以我们可以为每个音符赋予这样的拍子播放出来，音乐就成了。 制作过程：所需硬件：Arduino板子一块，小型扬声器/蜂鸣器一个，导线两根。如果扬声器声音太大，也可适当配置220欧姆电阻一个与扬声器串联。 我们将扬声器一端串联电阻后接到数字6接口，另一端接地（GND）。数字接口可以自己选择，只是在代码中要对应修改一下。 函数的参数说明： pin: 你要接扬声器的接口，是整数（int 型） frequency:频率，是一个整数（int 型） duration: 音符持续的时间，是毫秒值，无符号长整型 课程设计：嵌入式系统应用 题目名称：利用蜂鸣器实现音乐播放功能 姓名： 学号： 班级： 完成时间： 1设计的任务 设计内容：动手焊接一个51单片机 设计目标：利用单片机上的蜂鸣器实现音乐播放功能 2 设计的过程 2.1 基本结构 1.STC89C52RC 在本次的试验中采用了STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期，工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机）/3.8V～ 2.0V（3V单片机），工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz， 实际工作频率可达48MHz，用户应用程序空间为8K字节。 （STC89C52RC引脚图） STC89C52RC单片机的工作模式： （1）典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序（2）空闲模式：典型功耗2mA （3）正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA （4）唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备 2.蜂鸣器及其工作原理： 蜂鸣器按其结构分主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产 生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 本实验采用的是电磁式蜂鸣器。 蜂鸣器按其是否带有信号源又分为有源和无源两种类型。有源蜂鸣器只需要在其供电端加上额定直流电压，其内部的震荡器就可以产生固 定频率的信号，驱动蜂鸣器发出声音。无源蜂鸣器可以理解成与喇叭一 样，需要在其供电端上加上高低不断变化的电信号才可以驱动发出声音。 本实验采用的是有源蜂鸣器。 （蜂鸣器与单片机连接电路图） 2.2 软件设计过程 1.蜂鸣器发声原理 本实验由于采用有源蜂鸣器，只需将引脚端口P3^4清零，蜂鸣器即可发声；P3^4置位，蜂鸣器停止发声。采用置1置0的方法只 能使蜂鸣器发声或停止发声，想要使蜂鸣器发出声音，必须对蜂鸣 器发出声音的音频和节拍进行控制。 （音乐基础 音调： 不同音高的乐音是用C、D、E、F、G、A、B来表示，这7个字母就是音乐的音名，它们一般依次唱成DO、RE、MI、FA、SO、LA、SI,即唱 微机原理及接口技术 课程设计 题目音乐演奏小程序 学院自动化学院 专业电气工程及其自动化班级 姓名 指导教师 2014 年12 月28 日 课程设计任务书 学生姓名：专业班级：电气 指导教师：工作单位：自动化学院 题目: 音乐演奏小程序 初始条件： 音乐程序，按大写字母“A”，奏一首歌曲；按大写字母“B”；奏另一首歌曲，曲目自选。按Q退出程序。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （1）设计任务及要求分析 （2）方案比较及认证说明 （3）系统原理阐述 （4）硬件设计课题需要说明：硬件原理，电路图，采用器件的功能说明 （5）软件设计课题需要说明：软件思想，流程图，源程序及程序注释 （6）调试记录及结果分析 （7）总结 （8）参考资料 （9）附录：芯片资料或程序清单，软件演示屏幕拷贝图或硬件实物图 目录 音乐演奏小程序 (1) 1 总体要求与设计原理 (1) 1.1设计要求 (1) 1.2设计原理 (1) 2 方案设计 (1) 2.1 方案一 (2) 2.2方案二 (2) 2.3 方案三 (2) 2.4 方案选择 (2) 3 硬件电路 (2) 4 软件设计 (3) 4.1 音乐选择模块 (3) 4.2 频率产生模块 (3) 4.3 控制音符的演奏时间 (4) 4.4 音乐乐谱编程 (5) 4.5屏幕显示设计 (7) 4.6 程序流程图 (9) 5 程序调试及运行结果 (10) 6 小结与体会 (12) 参考文献 (13) 附录1 程序源代码 (14) 附录2 芯片资料 (18) 音乐演奏小程序 1 总体要求与设计原理 1.1设计要求 本文主要编写一段音乐程序，该程序可以进行如下操作：按大写字母“A”，奏一首歌曲；按大写字母“B”；奏另一首歌曲，曲目自选，可重复操作。按Q退出程序。 1.2设计原理 在本次课程设计中大家利用课上所学的各种知识，对自己的课程设计题目进行设计。我所要设计的题目是音乐程序设计。看到大多数同学选择了8253定时器，为了与同学区分开来，我在设计的过程选择利用计数器/定时器8254芯片和可编程并行接口8255A芯片，完成2个开关选择歌曲，能用扬声器播放歌曲。 首先我们利用定时器产生各种频率的声音，如“DO”“RE”“ME” 然后将各个单音连接起来就组成了一首简单的曲子或者旋律，旋律及拍数可以按音乐简谱而定。 对8255芯片PA0和PA6口的置0和1来选择歌曲。其次实现唱歌功能即实现歌曲的节拍通过调用延时子程序控制音符发音的长短，实现连续发声把[SI]是否为0作为循环的条件在每一次扬声器发出一个相应音符之后做无条件转移，从而使扬声器连续发声。 2 方案设计 音乐的实现主要是对乐谱中的单音符按照一定的音符频率表转化为计数器 的计数频率以及喇叭发声的控制时间，通过计数产生相应的控制动作。由此可以有三种方案比较和选择。 #include 弹奏音乐 【教材分析】 本课属于Scratch编程模块的范畴，教材介绍了超声波传感器的工作原理，以及与主控板的连接方法；根据发出超声波与接收到超声波的距离差，计算出超声波传感器与物体之间的距离，根据测量出不同的距离发出不同的声音。 【学情分析】 在此之前学生对Scratch编程有一定的编程基础，认识了声音、光敏、滑杆、摇杆等传感器，已初步了解传感器的作用及用法。在编程方面学生也均已尝试编写过顺序、选择、循环三种不同结构的写法，对编写条件判断语句程序有相应的基础。 【教学目标与要求】 1. 认识超声波传感器。 2. 了解超声波传感器的工作原理。 3. 利用超声波来测量距离，并根据不同的距离发出不同的声音。 4. 培养学生实事求是的科学态度和严谨的思维推导能力。 5. 通过对超声波传感器的应用设想，拓展思维，培养创新能力。 【教学重点与难点】 重点：正确连接超声波传感器，并正确运用其测距功能。 难点：根据超声波传感器测量的不同距离，让机器人执行不同的动作。 【教学方法与手段】 任务驱动法，实践操作。 【课时安排】 安排1课时。 【教学准备】 超声波传感器，Arduino板，数据线，课件。 【教学过程】 一、导入 播放歌曲《Do Re Mi》，让同学们一起来唱一唱这首耳熟能详的童谣，在轻松、欢快的环境中进入新课。 老师给同学们带来了一种新的传感器，也可以实现机器人弹奏歌曲，请大家猜一猜 这是什么传感器？ 教师总结：是利用超声波传感器来实现音调的变化，今天就一起来学习《弹奏音乐》并板书。 二、新授 1. 认识超声波传感器。 请学生通过看书、上网查阅等方法，了解超声波传感器的相关知识与定义，并向同学解释超声波的定义、功能并举例说明它在生活中的应用。教师总结：超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。根据发出超声波与接收到的超声波的时间差，可以计算出超声波传感器与物体之间的距离。今天我们就利用超声波的测距功能来编译一个可以弹相同音符的程序。 2.布置任务一：使超声波正确连接到Arduino板。请参看书自学，并以小组为单位进行学生自主操作，将超声波传感器正确地连接到主控板上。小组合作，教师巡视，给予帮助和指导。 3.布置任务二：设置舞台背景，打开“背景库”对话框，选择“室内”，选择“spolight-stage”背景图。 4.布置任务三：设置小猫演奏音符。 （1）分析： 教师给出4个音符，分别是：Do Re Mi Fa 教师给出一个X 并平均分成4 段。 总结出每一个数值范围内对应了一个音符： X＜5 Do X﹥5＜10 Re X﹥10＜15 Mi X﹥20＜25 Fa （2）教师给学生讲解“且”运算的含义，并修改板书为：X﹥0且X＜5 Do X﹥5且X＜10 Re 51单片机的唱歌实验 晶振:11.0592MHZ 程序： #include 蜂鸣器唱两只老虎单片机程序
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