单片机音符频率与定时值的关系

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音乐播放器-单片机课程设计

音乐播放器-单片机课程设计

设计内容与设计要求设计内容:本课题要求以单片机为核心设计一个音乐播放器,完成多曲选择播放控制、停止控制、省电模式控制等功能。

音乐播放器利用单片机的定时器产生乐谱的各种频率方波,信号经过放大后由喇叭发出声音,选取某段音乐使单片机连续播放。

设计3个按键:播放/停止、下一曲、上一曲;4位LED 显示器,用来显示所选曲目,该显示器在播放期间为了节省电源,设计为关闭状态,当一歌曲演奏结束,或选曲时显示器才显示曲目信息。

要求焊接好开发板,在开发板上进行调试。

设计要求:1)确定系统设计方案;2)进行系统的硬件设计;3)完成必要元器件选择;4)开发板焊接及测试5)系统软件设计及调试;6)系统联调及操作说明7)写说明书主要设计条件1、MCS-51单片机实验操作台1台;2、PC机及单片机调试软件,仿真软件proteus;3、开发板1块;4、制作工具1套;5、系统设计所需的元器件。

说明书格式目录第1章、概述第2章、系统总体方案设计第3章硬件设计第4章软件设计及调试第5章系统联调及操作说明第6章总结参考文献附录A系统硬件原理图附录B程序清单进度安排设计时间分为二周第一周星期一、上午:布置课题任务,课题介绍及讲课。

下午:借阅有关资料,总体方案讨论。

星期二、分班级焊接开发板星期三、确定总体方案,学习与设计相关内容。

星期四、各部分方案设计,各部分设计。

星期五、设计及上机调试。

星期六、设计并调试第二周星期一:设计及上机调试。

星期二:调试,中期检查。

星期三:调试、写说明书。

星期四--星期五上午:写说明书、完成电子版并打印成稿。

星期五下午:答辩。

参考文献参考文献1、王迎旭编.《单片机原理与应用》[M].机械工业出版社.2、楼然苗编.《51系列单片机设计实例》[M].北京航空航天大学出版社.3、黄勤编.《计算机硬件技术基础实验教程》[M].重庆大学出版社4、刘乐善编.《微型计算机接口技术及应用》[M].华中科技大学出版社.5、陈光东编.《单片微型计算机原理及接口技术》[M].华中科技大学出版社.第1章概述... ... ... ... ... ... ... ... .. .. . 61.1单片机简介... ... ... ... .. ... ... ... (6)1.2 任务简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7第2章系统总体方案设计 (8)2.1 音乐的产生... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82.2 系统方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 10第3章硬件设计 (11)3.1 89C51单片机 (12)3.2 I/O并行口直接驱动LED显示 (14)3.3 蜂鸣电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153.4控键电路.. . . . . . . . . . . . . . . . . . .163.5时钟电路 . . . . . . . . . . . . . . . . .. .173.6电源电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 第4章软件设计 (18)4.1.软件设计 (18)4.2 设计方案. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . .19第5章系统调试与仿真 (20)5.1软件仿真阶段 (20)5.2系统的仿真调试阶段 (20)5.3调试问题处理 (21)第6章心得体会 (22)参考文献 (23)附录A:音乐播放器电路设计图 (24)附录B:程序清单 (25)第1章概述1.1单片机简介单片机又称单片微控制器,它不是完成某一逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

音符频率

音符频率

附录:音乐模块部分单片机发音原理:单片机演奏音乐基本是单音频率,它不包含相应幅度的谐波频率,也就是说不能象电子琴那样能奏出多种音色的声音,但一定要弄清楚两个概念即可,也就是“音调”和“节拍”。

·音调表示一个音符唱多高的频率。

·节拍表示一个音符唱多长的时间。

下面,就此两点,阐述说明:一、音调在音乐中所谓“音调”,其实就是我们常说的“音高”。

在音乐中常把中央C上方的A音定为标准音高,其频率f=440Hz,其余与其比较。

f1和f2为两个音符,当这两个音符的频率相差一倍时,也即f2=2×f1时,则称f2比f1高一个倍频程。

在音乐中1与.1,2与.2……,正好相差一个倍频程,在音乐学中称它相差一个八度音。

在一个八度音内,有12个半音。

以1—i八音区为例,12个半音是:1—#1、#1—2、2—#2、#2—3、3—4、4—#4,#4—5、5一#5、#5—6、6—#6、#6—7、7—i 。

这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。

如果我们只要知道了这十二个音符的音高,也就是其基本音调的频率,我们就可根据倍频程的关系得到其他音符基本音调的频率。

2.确定一个频率所对应的定时器的定时初值的方法以标准音高A为例:标准音高A的频率f = 440 Hz,其对应的周期为:T = 1/ f = 1/440 =2272μs因此,需要在单片机I/O端口输出周期为T =2272μs的方波脉冲,如下图所示。

由上图可知,单片机上对应喇叭的I/O口来回取反的时间应为:t = T/2 = 2272/2 = 1136μs此处分两种方式叙述,请比较选用,其实结果相同:Ⅰ.这个时间t也就是单片机上定时器应有的中断触发时间。

一般情况下,单片机奏乐时,其定时器为工作方式1,它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲。

设振荡器频率为f0,则定时器的予置初值由下式来确定:t = 12 ×(T ALL– T HL)/ f0式中,T ALL = 216 = 65536,T HL为定时器待确定的计数初值。

单片机频率与时间换算关系

单片机频率与时间换算关系

单片机频率与时间换算关系单片机频率与时间换算关系是一种非常重要的概念,它在计算机科学和电子工程领域中被广泛应用。

在本文中,我们将深入探讨单片机频率与时间换算关系的原理、应用和实际意义。

一、单片机频率与时间换算关系的原理单片机频率与时间换算关系的原理是基于时钟信号的。

时钟信号是单片机内部的一个基本信号,它的作用是为单片机提供一个稳定的时间基准。

时钟信号的频率通常是固定的,它的大小决定了单片机的运行速度。

在单片机中,时钟信号的频率通常用赫兹(Hz)来表示。

赫兹是一个时间单位,它表示每秒钟发生的周期数。

例如,一个频率为1Hz的时钟信号表示每秒钟发生一次周期。

同样地,一个频率为100Hz的时钟信号表示每秒钟发生100次周期。

在单片机中,时钟信号的频率与单片机的运行速度有直接关系。

单片机的运行速度通常用时钟周期(Clock Cycle)来表示。

时钟周期是一个时间单位,它表示单片机执行一次指令所需要的时间。

例如,如果单片机的时钟频率为1MHz,那么每个时钟周期的时间就是1/1MHz=1微秒(μs)。

因此,单片机频率与时间换算关系的原理可以总结为以下公式:时钟周期= 1 / 时钟频率其中,时钟周期的单位通常是微秒(μs)或纳秒(ns),时钟频率的单位通常是赫兹(Hz)或兆赫(MHz)。

二、单片机频率与时间换算关系的应用单片机频率与时间换算关系的应用非常广泛,它可以用于计算单片机执行指令所需要的时间、延时时间、定时器计数等。

下面我们将分别介绍这些应用的具体实现方法。

1. 计算单片机执行指令所需要的时间在单片机中,每个指令都需要一定的时间来执行。

这个时间通常用时钟周期来表示。

因此,如果我们知道单片机的时钟频率,就可以计算出单片机执行任意指令所需要的时间。

例如,如果单片机的时钟频率为1MHz,那么每个时钟周期的时间就是1微秒(μs)。

如果一条指令需要执行10个时钟周期,那么它的执行时间就是10μs。

2. 计算延时时间在单片机中,有时需要进行一定的延时操作。

单片机蜂鸣器编程技巧

单片机蜂鸣器编程技巧

单片机蜂鸣器编程技巧1.音乐节奏控制:在编写程序时,可以使用定时器来控制蜂鸣器的音符持续时间。

通过调整定时器的参数值,可以实现不同音长的音符,从而控制节奏感。

2.音符频率控制:不同音符具有不同的频率,可以根据乐谱中各个音符的频率,将其对应的频率值存储在一个数组中。

通过控制蜂鸣器输出的频率,可以实现不同音高的音符。

3.延时函数:在单片机编程中,经常需要使用延时函数来控制时间间隔。

在输出音乐时,可以通过延时函数控制每个音符的持续时间。

通过调整延时函数的参数值,可以实现不同音符间的时间间隔,从而实现更好听的音乐效果。

4.音乐合奏:在编写程序时,可以将不同乐器的音符同时输出到不同的蜂鸣器上,从而实现多个乐器的合奏效果。

通过合理地组合不同乐器的频率和节奏,可以编写出更丰富的音乐作品。

5.音乐循环播放:通过编写循环结构,可以实现音乐循环播放的效果。

通过精确地确定循环次数,可以实现指定音乐节拍的循环播放效果。

6.音乐速度调节:通过调整延时函数的参数值,可以控制音乐的播放速度。

加快延时时间可以使音乐播放加速,减慢延时时间可以使音乐放慢。

7.音乐音量控制:通过控制蜂鸣器输出的PWM信号的占空比,可以实现音乐的音量控制。

调整PWM信号占空比的大小,可以改变音量的大小。

8.音乐渐变效果:在编写程序时,可以使用渐变效果来实现音乐的过渡效果。

通过逐渐增加或减小频率和音量,可以实现音乐渐变的效果,使音乐更加流畅自然。

9.使用音乐库:在单片机编程中,有一些常用的音乐库可以使用。

通过引用这些音乐库,可以简化音乐的编写过程,提高编程效率。

10.节奏变化:在编写程序时,可以尝试在音乐的不同位置加入一些节奏变化,使音乐更加有层次感。

例如,在特定位置加入加速、变慢、停顿等效果。

总结:以上是一些常用的单片机蜂鸣器编程技巧。

通过合理运用这些技巧,可以编写出更多样化、更复杂的音乐效果。

当然,这只是冰山一角,还有很多其他的编程技巧可以尝试,通过对单片机蜂鸣器的深入研究和实践,我们可以更好地掌握这些技巧,创作出独特的音乐作品。

单片机中各种周期的关系与定时器原理

单片机中各种周期的关系与定时器原理

单片机中各种周期的关系与定时器原理
;
a:内部时钟(CK_INT)
b:外部时钟模式1:外部输入脚(TIx)
c:外部时钟模式2:外部触发输入(ETR)
d:内部触发输入(ITRx):使用一个定时器作为另一个定时器的预分频器
8)通用定时期内部时钟的产生:
从截图可以看到通用定时器(TIM2-7)的时钟不是直接来自APB1,而是通过APB1 的预分频器以后才到达定时器模块。

当APB1 的预分频器系数为1 时,这个倍频器就不起作用了,定时器的时钟频率等于APB1 的频率;
当APB1 的预分频系数为其它数值(即预分频系数为2、4、8 或16)时,这个倍频器起作用,定时器的时钟频率等于APB1 时钟频率的两倍。

这里要分析一下几个概念,也是理解定时器的功能的核心概念,通用定时器有些类似于操作系统的定时器节拍,可以在定时器采用的时钟源的基础上再进行分频,然后再设定溢出大小,进而实现定时的功能,当然自动重载功能更不再话下。

预分频的功能是使定时器在APB 时钟的基础上再一次分频,使其独立
的运行。

就像上述代码中举例,预分频系数设定为36000-1,则表示该定时器的时钟频率就变成了72MHz/36000 = 2KHz,而“计数溢出大小”可以理解为自动装载数值,表示每隔x 个计数溢出一次,可以产生1 次中断,当然这个频率是经过预分频后的频率。

单片机演奏音乐音调和节拍确定方法

单片机演奏音乐音调和节拍确定方法

单片机演奏音乐时音调和节拍的确定方法单片机演奏音乐时音调和节拍的确定方法一般说来,单片机演奏音乐基本都是单音频率,它不包含相应幅度的谐波频率,也就是说不能象电子琴那样能奏出多种音色的声音。

因此单片机奏乐只需弄清楚两个概念即可,也就是“音调”和“节拍”。

音调表示一个音符唱多高的频率,节拍表示一个音符唱多长的时间。

在音乐中所谓“音调”,其实就是我们常说的“音高”。

在音乐中常把中央C上方的A音定为标准音高,其频率f=440Hz。

当两个声音信号的频率相差一倍时,也即f2=2f1时,则称f2比f1高一个倍频程, 在音乐中1(do)与i ……正好相差一个倍频程,在音乐学中称它相差一个八度音。

在一个八度音内,有12个半音。

以1—i八音区为例,12个半音是:1—#1、#1—2、2—#2、#2—3、3—4、4—#4,#4—5、5一#5、#5—6、6—#6、#6—7、7—i。

这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。

如果我们知道了这十二个音符的音高,也就是其基本音调的频率,我们就可根据倍频程的关系得到其他音符基本音调的频率。

知道了一个音符的频率后,怎样让单片机发出相应频率的声音呢?一般说来,常采用的方法就是通过单片机的定时器定时中断,将单片机上对应蜂鸣器的I/O口来回取反,或者说来回清零,置位,从而让蜂鸣器发出声音,为了让单片机发出不同频率的声音,我们只需将定时器予置不同的定时值就可实现。

那么怎样确定一个频率所对应的定时器的定时值呢?以标准音高A为例:A的频率f = 440 Hz,其对应的周期为:T = 1/ f = 1/440 =2272μs由上图可知,单片机上对应蜂鸣器的I/O口来回取反的时间应为:t = T/2 = 2272/2 = 1136μs这个时间t也就是单片机上定时器应有的中断触发时间。

一般情况下,单片机奏乐时,其定时器为工作方式1,它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲。

设振荡器频率为f0,则定时器的予置初值由下式来确定:t = 12 *(TALL – THL)/ f0式中TALL = 2^16 = 65536,THL为定时器待确定的计数初值。

音符频率

音符频率

附录:音乐模块部分单片机发音原理:单片机演奏音乐基本是单音频率,它不包含相应幅度的谐波频率,也就是说不能象电子琴那样能奏出多种音色的声音,但一定要弄清楚两个概念即可,也就是“音调”和“节拍”。

·音调表示一个音符唱多高的频率。

·节拍表示一个音符唱多长的时间。

下面,就此两点,阐述说明:一、音调在音乐中所谓“音调”,其实就是我们常说的“音高”。

在音乐中常把中央C上方的A音定为标准音高,其频率f=440Hz,其余与其比较。

f1和f2为两个音符,当这两个音符的频率相差一倍时,也即f2=2×f1时,则称f2比f1高一个倍频程。

在音乐中1与.1,2与.2……,正好相差一个倍频程,在音乐学中称它相差一个八度音。

在一个八度音内,有12个半音。

以1—i八音区为例,12个半音是:1—#1、#1—2、2—#2、#2—3、3—4、4—#4,#4—5、5一#5、#5—6、6—#6、#6—7、7—i 。

这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。

如果我们只要知道了这十二个音符的音高,也就是其基本音调的频率,我们就可根据倍频程的关系得到其他音符基本音调的频率。

2.确定一个频率所对应的定时器的定时初值的方法以标准音高A为例:标准音高A的频率f = 440 Hz,其对应的周期为:T = 1/ f = 1/440 =2272μs因此,需要在单片机I/O端口输出周期为T =2272μs的方波脉冲,如下图所示。

由上图可知,单片机上对应喇叭的I/O口来回取反的时间应为:t = T/2 = 2272/2 = 1136μs此处分两种方式叙述,请比较选用,其实结果相同:Ⅰ.这个时间t 也就是单片机上定时器应有的中断触发时间。

一般情况下,单片机奏乐时,其定时器为工作方式1,它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲。

设振荡器频率为f 0,则定时器的予置初值由下式来确定:t = 12 ×(T ALL – T HL )/ f 0式中,T ALL = 216 = 65536,T HL 为定时器待确定的计数初值。

单片机音乐播放原理

单片机音乐播放原理

让单片机唱歌经常有人找单片机发声的资料, 我整理了一下,帖了上来,给大家一些参考.一.基本知识1.要生产音频脉冲,只要算出某一音频的周期(1/频率),然后将此周期除以2,即为半周期的时间.利用定时器计时这个半周期时间,每当计时到后就将输出脉冲的I/O反相,然后重复计时此半周期时间再对I/O反相,就可在I/O脚上得到此频率的脉冲.2. 利用8051的内部定时器使用其工作在计数器模式MODE1下,改变计数值THO及TLO以产生不同频率的方法.3. 例如频率为523Hz,其周期T=1/523=1912us,因此只要令计数器计时956us/1us=956,在每次计数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公式如下:N=Fi÷2÷Fr N: 计算值;Fi: 内部计时一次为1us, 故其频率为1MHz;4. 其计数值的求法如下:T=65536-N=65536-Fi÷2÷Fr例如: 设K=65536, F=1000000=Fi=1MHz, 求低音DO(261Hz).中音DO (523Hz). 高音的DO (1046Hz)的计算值.T=65536-N=65536-Fi÷2÷Fr=65536-1000000÷2÷Fr=65536-500000/Fr低音DO的T=65536-500000/262=63627中音DO的T=65536-500000/523=64580高音DO的T=65536-500000/1047=650595. C调各音符频率与计数值T的对照表如表1所示.二.节拍(一) 相关知识每个音符使用1个字节,字节的高4位代表音符的高低,低4位代表音符的节拍,表2为节拍与节拍码的对照.如果1拍为0.4秒,1/4拍是0.1秒,只要设定延迟时间就可求得节拍的时间.假设1/4拍为1DELAY,则1拍应为4DELAY,以此类推.所以只要求得1/4拍的DELAY时间,其余的节拍就是它的倍数,如表3为1/4和1/8节拍的时间设定.三. 编码建立音乐的步骤:1. 先把乐谱的音符找出,然后由表63建立T值表的顺序.2. 把T值勤表建立在TABLE1,构成发音符的计数值放在"TABLE".3. 简谱码(音符)为高位,节拍为(节拍数)为低4位,音符节拍码放在程序的"TABLE"处.1/4拍的延迟时间=187毫秒DELAY: MOV R7. #02D2: MOV R4. #187D3: MOV R3. #248DJNZ R3. $DJNZ R4. D3DJNZ R7. D2DJNZ R5. DELAYRET表1 C 调各音符频率与计数值T的对照表(一) 相关知识每个音符使用1个字节,字节的高4位代表音符的高低,低4位代表音符的节拍,表2为节拍与节拍码的对照.如果1拍为0.4秒,1/4拍是0.1秒,只要设定延迟时间就可求得节拍的时间.假设1/4拍为1DELAY,则1拍应为4DELAY,以此类推.所以只要求得1/4拍的DELAY时间,其余的节拍就是它的倍数,如表3为1/4和1/8节拍的时间设定.表2节拍与节拍码对照表3 各调1/4节拍的时间设定各调。

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单片机产生乐曲的原理
利用单片机产生乐曲音符,再把乐曲音符翻译成计算机音乐语言,由单片机进行信息处理,再通过蜂鸣器或喇叭放出音乐。

1.音频脉冲的产生
音乐的产生主要是通过单片机的I/O 口输出高低不同的脉冲信号来控制蜂
鸣器发音,要想产生音频脉冲信号,需要算出某一音频的周期(1/频率),然后
将此周期除以2,即为半周期的时间。

利用单片机定时器计时这个半个周期时间,每当计时到后就将输出脉冲的I/O 口反相,然后重复计时此半周期时间再对I/O 口反相,这样就能在此I/O 口上得到此频率的脉冲。

通常,利用单片机的内部定时器0,工作在方式1 下,改变计数初始值THO和TLO 来产生不同的率。

例如,若单片机采用12MHz晶振,要产生频率为587Hz的音频脉冲时,其音频信号的脉冲周期T=1/587=1703.5775卩s,半周期的时间为852卩s,因此只要令计数器计数=852卩
s/1卩s=852,在每计数852时将I/O 口反相,就可得到C 调中音Re,
计数脉冲值与频率的关系如下:
2音乐节拍的产生
每个音符使用一个字节,字节的高四位代表音符的高低,低四位代表音符的节拍,表5-2为节拍与节拍码的对照表。

如果1拍为0.4s, 1/4拍是0.1s只要设
定延迟时间就可求得节拍的时间。

假设1/4拍为1个延迟单位时间,那么1拍对
应的就是4个延迟单位时间,以此类推。

所以只要求得1/4拍的延迟单位时间,
其余的节拍就是它的倍数,表5-3为1/4拍和1/8拍的时间设定。

e
3. 音乐软件的设计
1). 音乐代码库的建立方法(1)先找出乐曲最低音和最高音范围,然后确定音符表T 的顺序。

(2)把T值建立在表1 (TABLE),构成发音符的计数值放在其中(TABLE仲)
(3)简谱码(音符)为高 4 位,节拍(节拍数)为低 4 位,音符的节拍码放在程序的表处(TABLE处)。

(4)音符节拍码00H 为音乐结束标记。

2). 选曲
在一个程序中,需要演奏两首或两首以上歌曲时,音乐代码库的建立有两种方法:
(1)将每首歌曲建立相互独立的音符表T和发音符计数值表(TABLE o
(2)也可以建立共用的音符表T后,再写每首歌曲的发音计数值表(TABLE 中的代码。

不管采用哪种方法,每首歌曲结束时,在发音计数值表(TABLE中均需加上音
乐结束符00H o
4. 歌曲的设计
下面以歌曲《送别》的设计为例,讲述歌曲在单片机中实现自动演奏。

歌曲《送别》如下所示:
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DB 74H,92H,72H,68H
DB 64H,22H,32H,44H,32H,22H
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