单片机播放音乐的基本知识

落日映苍穹つ 2022-08-19 15:25 199阅读 0赞

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。

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图表链接：[http://hi.baidu.com/%D7%F6%B6%F8%C2%DB%B5%C0/album/item/bfbfc7a93f49fd8eca130cd3.html][http_hi.baidu.com_D7_F6_B6_F8_C2_DB_B5_C0_album_item_bfbfc7a93f49fd8eca130cd3.html]

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。

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