单片机也唱歌

实验任务

（1． 由4x4组成16个按钮矩阵，设计成16个音。

（2． 可随意弹奏想要表达的音乐。

2． 电路原理图

图4.22.1

3． 系统板硬件连线

（1． 把“单片机系统”区域中的p1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的spk in端口上；

（2． 把“单片机系统“区域中的p3.0－p3.7端口用8芯排线连接到“4x4行列式键盘”区域中的c1－c4　r1－r4端口上；

4． 相关程序内容

（1． 4x4行列式键盘识别；

（2． 音乐产生的方法；

一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器t0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。现在以单片机12mhz晶振为例，例出高中低音符与单片机计数t0相关的计数值如下表所示

音符

频率（hz）

简谱码（t值）

音符

频率（hz）

简谱码（t值）

低1　do

262

63628

# 4 fa#

740

64860

#1　do#

277

63731

中 5 so

784

64898

低2　re

294

63835

# 5 so#

831

64934

#2 re#

311

63928

中 6 la

880

64968

低 3 m

330

64021

# 6

932

64994

低 4 fa

349

64103

中 7 si

988

65030

# 4 fa#

370

64185

高 1 do

1046

65058

低 5 so

392

64260

# 1 do#

1109

65085

# 5 so#

415

64331

高 2 re

1175

65110

低 6 la

440

64400

# 2 re#

1245

65134

# 6

466

64463

高 3 m

1318

65157

低 7 si

494

64524

高 4 fa

1397

65178

中 1 do

523

64580

# 4 fa#

1480

65198

# 1 do#

554

64633

高 5 so

1568

65217

中 2 re

587

64684

# 5 so#

1661

65235

# 2 re#

622

64732

高 6 la

1760

65252

中 3 m

659

64777

# 6

1865

65268

中 4 fa

698

64820

高 7 si

1967

65283

下面我们要为这个音符建立一个表格，有助于单片机通过查表的方式来获得相应的数据

低音0－19之间，中音在20－39之间，高音在40－59之间

table: dw 0,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,0,0

dw 0,63731,63928,0,64185,64331,64463,0,0,0

dw 0,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,0,0

dw 0,64633,64732,0,64860,64934,64994,0,0,0

dw 0,65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283,0,0

dw 0,65085,65134,0,65198,65235,65268,0,0,0

dw 0

2、音乐的音拍，一个节拍为单位（c调）

曲调值

delay

曲调值

delay

调4/4

125ms

调4/4

62ms

调3/4

187ms

调3/4

94ms

调2/4

250ms

调2/4

125ms

对于不同的曲调我们也可以用单片机的另外一个定时/计数器来完成。

下面就用at89s51单片机产生一首“生日快乐”歌曲来说明单片机如何产生的。

在这个程序中用到了两个定时/计数器来完成的。其中t0用来产生音符频率，t1用来产生音拍。

5． 程序框图

图4.22.2

6． 汇编源程序
keybuf equ 30h
sth0 equ 31h
stl0 equ 32h
temp equ 33h
org 00h
ljmp start
org 0bh
ljmp int_t0
start: mov tmod,#01h
setb et0
setb ea
wait:
mov p3,#0ffh
clr p3.4
mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jz nokey1
lcall dely10ms
mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jz nokey1
mov a,p3
anl a,#0fh
cjne a,#0eh,nk1
mov keybuf,#0
ljmp dk1
nk1: cjne a,#0dh,nk2
mov keybuf,#1
ljmp dk1
nk2: cjne a,#0bh,nk3
mov keybuf,#2
ljmp dk1
nk3: cjne a,#07h,nk4
mov keybuf,#3
ljmp dk1
nk4: nop
dk1:
mov a,keybuf
mov dptr,#table
movc a,@a+dptr
mov p0,a
mov a,keybuf
mov b,#2
mul ab
mov temp,a
mov dptr,#table1
movc a,@a+dptr
mov sth0,a
mov th0,a
inc temp
mov a,temp
movc a,@a+dptr
mov stl0,a
mov tl0,a
setb tr0

dk1a: mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jnz dk1a
clr tr0
nokey1:
mov p3,#0ffh
clr p3.5
mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jz nokey2
lcall dely10ms
mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jz nokey2
mov a,p3
anl a,#0fh
cjne a,#0eh,nk5
mov keybuf,#4
ljmp dk2
nk5: cjne a,#0dh,nk6
mov keybuf,#5
ljmp dk2
nk6: cjne a,#0bh,nk7
mov keybuf,#6
ljmp dk2
nk7: cjne a,#07h,nk8
mov keybuf,#7
ljmp dk2
nk8: nop
dk2:
mov a,keybuf
mov dptr,#table
movc a,@a+dptr
mov p0,a
mov a,keybuf
mov b,#2
mul ab
mov temp,a
mov dptr,#table1
movc a,@a+dptr
mov sth0,a
mov th0,a
inc temp
mov a,temp
movc a,@a+dptr
mov stl0,a
mov tl0,a
setb tr0

dk2a: mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jnz dk2a
clr tr0
nokey2:
mov p3,#0ffh
clr p3.6
mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jz nokey3
lcall dely10ms
mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jz nokey3
mov a,p3
anl a,#0fh
cjne a,#0eh,nk9
mov keybuf,#8
ljmp dk3
nk9: cjne a,#0dh,nk10
mov keybuf,#9
ljmp dk3
nk10: cjne a,#0bh,nk11
mov keybuf,#10
ljmp dk3
nk11: cjne a,#07h,nk12
mov keybuf,#11
ljmp dk3
nk12: nop
dk3:
mov a,keybuf
mov dptr,#table
movc a,@a+dptr
mov p0,a
mov a,keybuf
mov b,#2
mul ab
mov temp,a
mov dptr,#table1
movc a,@a+dptr
mov sth0,a
mov th0,a
inc temp
mov a,temp
movc a,@a+dptr
mov stl0,a
mov tl0,a
setb tr0

dk3a: mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jnz dk3a
clr tr0
nokey3:
mov p3,#0ffh
clr p3.7
mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jz nokey4
lcall dely10ms
mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jz nokey4
mov a,p3
anl a,#0fh
cjne a,#0eh,nk13
mov keybuf,#12
ljmp dk4
nk13: cjne a,#0dh,nk14
mov keybuf,#13
ljmp dk4
nk14: cjne a,#0bh,nk15
mov keybuf,#14
ljmp dk4
nk15: cjne a,#07h,nk16
mov keybuf,#15
ljmp dk4
nk16: nop
dk4:
mov a,keybuf
mov dptr,#table
movc a,@a+dptr
mov p0,a
mov a,keybuf
mov b,#2
mul ab
mov temp,a
mov dptr,#table1
movc a,@a+dptr
mov sth0,a
mov th0,a
inc temp
mov a,temp
movc a,@a+dptr
mov stl0,a
mov tl0,a
setb tr0

dk4a: mov a,p3
anl a,#0fh
xrl a,#0fh
jnz dk4a
clr tr0
nokey4:
ljmp wait
dely10ms:
mov r6,#10
d1: mov r7,#248
djnz r7,$
djnz r6,d1
ret
int_t0:
mov th0,sth0
mov tl0,stl0
cpl p1.0
reti
table: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h
db 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h

table1: dw 64021,64103,64260,64400
dw 64524,64580,64684,64777
dw 64820,64898,64968,65030
dw 65058,65110,65157,65178
end
7． c语言源程序
#include <at89x51.h>
unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
0x39,0x5e,0x79,0x71};
unsigned char temp;
unsigned char key;
unsigned char i,j;
unsigned char sth0;
unsigned char stl0;
unsigned int code tab[]={64021,64103,64260,64400,
64524,64580,64684,64777,
64820,64898,64968,65030,
65058,65110,65157,65178};

void main(void)
{
tmod=0x01;
et0=1;
ea=1;

while(1)
{
p3=0xff;
p3_4=0;
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
if (temp!=0x0f)
{
for(i=50;i>0;i--)
for(j=200;j>0;j--);
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
if (temp!=0x0f)
{
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
switch(temp)
{
case 0x0e:
key=0;
break;
case 0x0d:
key=1;
break;
case 0x0b:
key=2;
break;
case 0x07:
key=3;
break;
}
temp=p3;
p1_0=~p1_0;
p0=table[key];
sth0=tab[key]/256;
stl0=tab[key]%256;
tr0=1;
temp=temp & 0x0f;
while(temp!=0x0f)
{
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
}
tr0=0;
}
}

p3=0xff;
p3_5=0;
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
if (temp!=0x0f)
{
for(i=50;i>0;i--)
for(j=200;j>0;j--);
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
if (temp!=0x0f)
{
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
switch(temp)
{
case 0x0e:
key=4;
break;
case 0x0d:
key=5;
break;
case 0x0b:
key=6;
break;
case 0x07:
key=7;
break;
}
temp=p3;
p1_0=~p1_0;
p0=table[key];
sth0=tab[key]/256;
stl0=tab[key]%256;
tr0=1;
temp=temp & 0x0f;
while(temp!=0x0f)
{
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
}
tr0=0;
}
}

p3=0xff;
p3_6=0;
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
if (temp!=0x0f)
{
for(i=50;i>0;i--)
for(j=200;j>0;j--);
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
if (temp!=0x0f)
{
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
switch(temp)
{
case 0x0e:
key=8;
break;
case 0x0d:
key=9;
break;
case 0x0b:
key=10;
break;
case 0x07:
key=11;
break;
}
temp=p3;
p1_0=~p1_0;
p0=table[key];
sth0=tab[key]/256;
stl0=tab[key]%256;
tr0=1;
temp=temp & 0x0f;
while(temp!=0x0f)
{
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
}
tr0=0;
}
}

p3=0xff;
p3_7=0;
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
if (temp!=0x0f)
{
for(i=50;i>0;i--)
for(j=200;j>0;j--);
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
if (temp!=0x0f)
{
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
switch(temp)
{
case 0x0e:
key=12;
break;
case 0x0d:
key=13;
break;
case 0x0b:
key=14;
break;
case 0x07:
key=15;
break;
}
temp=p3;
p1_0=~p1_0;
p0=table[key];
sth0=tab[key]/256;
stl0=tab[key]%256;
tr0=1;
temp=temp & 0x0f;
while(temp!=0x0f)
{
temp=p3;
temp=temp & 0x0f;
}
tr0=0;
}
}
}
}

void t0(void) interrupt 1 using 0
{
th0=sth0;
tl0=stl0;
p1_0=~p1_0;
}

(转自中国电子制作网站)