单片机播放音乐的秘密

单片机

本帖最后由 eehome 于 2013-1-5 10:02 编辑

用单片机播放音乐，或者弹奏电子琴，实际上是按照特定的频率，输出一连串的方波。为了输出合适的方波，首先应该知道音符与频率的关系。
1．音名
从常见的电子琴的键盘谈起。
在下表中，可以看到一列黑白相间的琴键（示意）。主要分成低音、中音和高音三个区域，每个区域都有12个琴键。其中的白键，简谱音符标为1、2、3、4、5、6、7，大家一般都读成哆、来、咪、发、嗦、拉、西。
2．频率
注意看一下几个6（拉）的频率，它们是整数，容易看出规律――是成2倍的关系。其它的音符，也有同样的规律。这些频率，如220、440等，它们在琴键上的位置是世界统一的，无论是钢琴、手风琴，还是电子琴，都是一样的。
包括黑键和白键在内的全部音符的频率数值，是成“等比数列”的关系，它们之间有个公比，可以按照“2倍”的规律推算出来。
已知最低音的6（拉）的频率是220，设公比为q，那么：7的频率就是220*q*q 。
乘了两个q，是因为6、7之间隔了个黑键。以此类推，两个6之间，共有12个琴键，所以：
低音区的6（拉）的频率就是：220*q*q*q*q*q*q*q*q*q*q*q*q = 440。
马上就可以看出，12个q相乘，等于： 440 / 220 = 2。
那么就可以求出公比：q = 2的12次方根 = 1.059463094。
用这个公比，和已知的220进行计算，可以得出全部琴键所对应的频率，如下表中所示。
3．定时初值
频率的倒数是周期，用单片机输出方波，应该在半个周期的时刻，将输出取反。
设单片机的晶振为12MHz，那么定时器将在1us进行一次加一，加到65536就会出现中断。据此，就可计算出定时器定时半个周期所需的初值，如下表中所示。

4．音调数据表
单片机发出不同频率的方波，人听起来，就是不同的音调。
上表中的频率数值，有些过多，去掉不常用的黑键频率，只是把白键对应的数据存放在单片机中，即可满足绝大部分的应用需求。
定义音调数据表的程序如下：
DW 63625, 63833, 64019, 64104, 64260, 64400, 64524 ;低音区:1 2 3 4 5 6 7
DW 64580, 64685, 64778, 64820, 64898, 64968, 65030 ;中音区:1 2 3 4 5 6 7
DW 65058, 65110, 65157, 65178, 65217, 65252, 65283 ;高音区:1 2 3 4 5 6 7
DW 65297 ;超高音:1
把这个数据表，放在程序中，需要播音的时候，就从表中取出一个数据送到定时器，当定时器溢出中断的时候，再对输出引脚取反，那么，在扬声器中，即可听到上表中频率的声音。