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單片機播放音樂的基本知識

admin @ 2014-03-14 , reply:0

概述

用單片機播放音樂,或者彈奏電子琴,實際上是按照特定的頻率,輸出一連串的方波。為了輸出合適的方波,首先應該知道音符與頻率的關係。1.音名從常見的電子琴的鍵盤談起。在下表中,可以看到一列黑白相間的琴鍵(示……

用單片機播放音樂,或者彈奏電子琴,實際上是按照特定的頻率,輸出一連串的方波。為了輸出合適的方波,首先應該知道音符與頻率的關係。
1.音名
從常見的電子琴的鍵盤談起。
在下表中,可以看到一列黑白相間的琴鍵(示意)。主要分成低音、中音和高音三個區域,每個區域都有12個琴鍵。其中的白鍵,簡譜音符標為1、2、3、4、5、6、7,大家一般都讀成哆、來、咪、發、嗦、拉、西。
2.頻率

包括黑鍵和白鍵在內的全部音符的頻率數值,是成“等比數列”的關係,它們之間有個公比,可以按照“2倍”的規律推算出來。
已知最低音的6(拉)的頻率是220,設公比為q,那麼:7的頻率就是220*q*q 。
乘了兩個q,是因為6、7之間隔了個黑鍵。以此類推,兩個6之間,共有12個琴鍵,所以:
低音區的6(拉)的頻率就是:220*q*q*q*q*q*q*q*q*q*q*q*q = 440。
馬上就可以看出,12個q相乘,等於: 440 / 220 = 2。
那麼就可以求出公比:q = 2的12次方根 = 1.059463094。
用這個公比,和已知的220進行計算,可以得出全部琴鍵所對應的頻率,如下表中所示。
3.定時初值
頻率的倒數是周期,用單片機輸出方波,應該在半個周期的時刻,將輸出取反。
設單片機的晶振為12MHz,那麼定時器將在1us進行一次加一,加到65536就會出現中斷。據此,就可計算出定時器定時半個周期所需的初值,如下表中所示。
 
4.音調數據表
單片機發出不同頻率的方波,人聽起來,就是不同的音調。
上表中的頻率數值,有些過多,去掉不常用的黑鍵頻率,只是把白鍵對應的數據存放在單片機中,即可滿足絕大部分的應用需求。
定義音調數據表的程序如下:
DW 63625, 63833, 64019, 64104, 64260, 64400, 64524 ;低音區:1 2 3 4 5 6 7
DW 64580, 64685, 64778, 64820, 64898, 64968, 65030 ;中音區:1 2 3 4 5 6 7
DW 65058, 65110, 65157, 65178, 65217, 65252, 65283 ;高音區:1 2 3 4 5 6 7
DW 65297 ;超高音:1
把這個數據表,放在程序中,需要播音的時候,就從表中取出一個數據送到定時器,當定時器溢出中斷的時候,再對輸出引腳取反,那麼,在揚聲器中,即可聽到上表中頻率的聲音。

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