基于单片机的自动音乐播放器的设计(2)

　　（1）对时间进行定时，当定时时间到后，通过喇叭能连续播放一段音乐。要求播放出的音乐的音阶准确，不能有太大偏差，否则会造成音乐声音刺耳难听；音乐播放必须连贯，即音乐必须有节奏感；喇叭放出的音乐声音响亮，不能太小，否则不能达到乐曲的提示作用。
　　（2）在四位共阴LED数码管上显示出时间（24小时制），包括小时、分钟，当定时1秒后，秒数加1；当定时满60秒后，秒数归零，分钟数加1；当定时满60分钟后，分钟数归零，小时数加1；当定时满24小时后，小时数归零。
　　软件设计(本文转载自 www.yzbxz.com 一枝笔写作网)
　　本设计的软件部分包含了两个重要组成部分:音乐编程和时间程序(注:也可以用下框图来反映----具体自己画和填写!!!---便全面反映2.1和2.2等要写的东西)
　　2．1音乐编程原理及其流程图
　　2.1.1声音的产生
　　声音是音频振动的结果，振动的频率高则为高音，频率低则为低音。音频范围为20HZ-200KHZ之间，而人类耳朵比较容易辨识的声音大概是200HZ-20KHZ。一般音响电路是以正弦波信号驱动喇叭，产生悦耳的音乐的；在数字电路里，则是以脉冲信号驱动喇叭以产生声音。同样的频率，脉冲信号或正弦信号产生的音效，对于人类的耳朵来说很难有所区别。
　　若用单片机产生声音，可利用程序产生频率，送到输入/输出端口，例如P1.0，再从该点连接到喇叭的驱动电路，即可驱动喇叭。
　　2.1.2音频转换原理
　　若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期，再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相。就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。
　　利用单片机的内部定时器使其工作计数器模式（MODEL1）下，改变其计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶。例如，频率为523HZ，其周期T=1/523=1912us，因此只要令计时器计时956us/1us=956，每计数956次时将I/O反相，就可得到中音DO（523HZ）。计数脉冲值与频率的关系式是：
　　N=F1/2/F2（式3-2
　　-1）
　　式3-2-1中，N是计数值；F1是机器频率（晶体振荡器为12MHZ时，其频率为1MHZ）；F2为想要产生的声音频率。
　　其计数初值T的求法如下：
　　T=65536–N=65536-F1/2/F2（式3-2-2）
　　本次设计采用16位定时方式，晶体振荡器频率为6MHZ，根据式3-2-1和式3-2-2可以计算出各音乐频率的计数器初值，再将十进制的计数器初值转换为四位16进制，将其制表写入程序中，通过查表装入要求的初值即可。音阶与频率的对应关系如表3-1所示。
　　表2-1
　　音符DOREMEFASOLASI
　　低音简谱码1234567
　　频率/Hz523587659698784880987
　　高音简谱码1234567
　　频率/Hz1046117413181396156717601975
　　2.1.3节拍的产生
　　音阶的频率是固定的，而节拍有快有慢，拍子越短节奏越快，拍子越长节奏越慢。控制发音的时间有两种方法：调用延时子程序或采用定时器中断。本次设计采用的是定时器终端方式。
　　首先在整首乐曲中找出最短的拍子，一般为1/4拍，拍子的时间约为0.125s。然后以1/4拍为基准，然后设定每0.125s产生一次中断，其定时器值为125000，定时常数为08F3H。若采用模式2，定时器值太小，不是很好用。所以采用模式1，将定时器值设为62500，即0CDCH，则只需要执行2次定时器中断就可以产生1/4拍的时间长度。同样，若要产生其它的拍子（如1/2拍，3/4拍……）,只需要定时器中断N次，产生N*0.125s定时，使其满足各个节拍的时间长度即可。
　　设计的程序按如下方法编写：
　　（1）将音符代码装入8位字节高4位，节拍代码装入低4位，组成一个字节，以此类推。将整段乐曲转换成一定长度的编码表。具体编程方法如下：
　　1.首先，定义toneh[]和tonel[]两个数组，将各个音乐频率的定时器初值的16进制数的高8位装入toneh[]，低8位装入tonel[]。
　　2.利用单片机的定时器中断，将toneh[]和tonel[]的数据分别装入TH0和TL0，并且，收到信号P1.0就反相。
　　voidtimer0(void)interrupt1using1
　　{
　　P1_0=!P1_0;
　　TH0=toneh[rti];
　　TL0=tonel[rti];
　　}
　　3.利用定时器1控制音乐节拍的时间长度，将上文所述的定时器初值装入定时器1。
　　voidtimer1(void)interrupt3using2
　　{
　　TH1=0x0c;
　　TL1=0xdc;
　　m++;
　　}
　　（2）在程序执行时顺序查此表，取出音符代码，查频率表，置入T/C口，取出节拍代码，供定时器使用，启动后即可发出声音。
　　2.1.4音频转换流程图
　　设计的软件流程如图2-2所示。程序开始运行时先对单片机进行初始化，其中包括定时器及其工作方式的选择、外部中断设定、定时器初值的设定。利用单片机，通过软件的方式产生所需要的音乐频率，并将收到的信号与音频编码表进行对比。若信号在编码表中，则将该频率的定时器初值写入定时器中，并读取频率的音阶，再从单片机的P1.0口输出，经过音频放大器驱动喇叭发出声音，利用驱动喇叭演示程序即可控制音乐的节拍。若信号不在编码表中，则返到初始化。

　　2.2时间显示程序设计
　　2.2.1设计思路
　　对于时间程序的设计，主要依靠单片机内部定时器的计数功能实现。时钟由秒针、分针和时针组成，在程序中分别由sdata，mdata，hdata表示各单位的数据。首先对sdata，mdata，hdata分别设定一个初值，其中sdata设为0，表示秒针初始为0。然后利用定时器对秒针计数，当计数值达到1秒的时间后产生定时器中断，sdata的数据就加1。由于本次设计采用的晶振频率为6MHz，所以定时器取值为2500。将hdata的数据装入第一和第二个数码管，将mdata的数据装入第三和第四个数码管。当sdata的数据为59时，若此时再来一个定时器中断，则秒针重新归零，而分针就加1。同样，分针和时针的进位也是同一道理。
　　当设定的闹钟时间一到，程序即转入音频程序，驱动喇叭放出音乐。
　　2.2.2时钟程序流程图
　　时钟程序流程图如图2-3所示。（应有简单的文字叙述或解释）
　　3硬件电路的设计
　　3.1硬件流程模块
　　设计的硬件流程模块如图3-1所示。首先，PC机通过串口及MAX232芯片将程序下载到单片机中，其中包括把一个个的单音写入单片机的ROM存储器中，程序运行时再将音乐数据按顺序读出，利用单片机的定时器中断控制音乐节拍的长度，这样就能形成一段乐曲。在单片机P1.0口接入音频放大电路，将单片机输出的信号放大，再通过喇叭播放音乐。单片机P2口接4位共阴LED数码管，并外接1K欧的排阻，利用单片机内部的定时器中断控制时间程序，然后在数码管上显示出时间。(责任编辑：一枝笔写作事务所)