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

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

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
;
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。

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

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。

第06章 MCS51单片机定时计数器

定时器/计数器的工作方式

１．定时/计数器工作方式０
工作方式0是13位计数结构的工作方式，其计数器由TH的全部8位和 TL的低5位构成，TL的高3位没有使用。当C/T=0时，多路开关接通振荡脉冲的12分频输出，13位计数器以次进行计数。这就是定时工作方式。当 C/T=1时，多路开关接通计数引脚（To），外部计数脉冲由银南脚To输入。当计数脉冲发生负跳变时，计数器加1，这就是我们常称的计数工作方式
ET0
TR0 HERE 0500H P1.0
;T0中断允许
;启动T0 ;等待中断 ;中断服务程序
RETI
END

４．工作方式３的应用
【例】假设有一个用户系统中已使用了两个外部中断源, 并置定时器 T1 于方式 2, 作串行口波特率发生器用, 现要求再增加一个外部中断源, 并由P1.0 口输出一个5 Hz的方波（假设晶振频率为 6 MHz）。在不增加其它硬件开销时，可把定时/计数器T0置于工作方式3，利用外部引脚T0端作附加的外部中断输入端，把TL0 预置为0FFH，这样在T0端出现由1至0的负跳变时，TL0溢出，申请中断，相当于边沿激活的外部中断源。在方式3 下，TH0总是作8位定时器用，可以靠它来控制由P1.0输出的5kHz方波。由P1.0输出5kHz的方波，即每隔100μ s使P1.0的电平发生一次变化。则TH0中的初始值：X=M-N=256-100/2=206。下面是有关的程序：
TL0 溢出中断服务程序（由 000BH单元转来）:
TL0INT: MOV RETI TL0, ＃0FFH ; 外部引脚 T0 引起中断处理程序
TH0 溢出中断服务程序（由 001BH转来）:
TH0INT: MOV

单片机音乐盒设计(C程序)[推荐]

单片机音乐盒1概述本设计是以AT89C51芯片的电路为基础，外部加上放音设备，以此来实现音乐演奏控制器的硬件电路，通过软件程序来控制单片机内部的定时器使其演奏出优美动听的音乐。

用户可以按照自己的喜好选择音乐并将其转化成机器码存入单片机的存储器中。

对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。

该软、硬件系统具有很好的通用性，很高的实际使用价值，为广大的单片机和音乐爱好者提供了很好的借鉴。

1.1 课题意义音乐盒的起源，可追溯至中世纪欧洲文艺复兴时期。

当时为使教会的钟塔报时，而将大小的钟表装上机械装置，被称为“可发出声音的组钟”。

音乐盒有着300多年的发展历史，是人类文明发展的历史见证。

传统的音乐盒多是机械音乐盒，其工作原理是通过齿轮带动一个带有铁钉的铁桶转动,铁桶上的铁钉撞击铁片制成的琴键，从而发出声音。

但是，机械式的音乐盒体积比较大，比较笨重，且发音单调。

水、灰尘等外在因素，容易使内部金属发音条变形，从而造成发音跑调。

另外，机械音乐盒放音时为了让音色稳定,必须放平不能动摇，而且价格昂贵，不能实现大批量生产。

本文设计的音乐盒，是基于单片机设计制作的电子式音乐盒。

与传统的机械式音乐盒相比更小巧，音质更优美且能演奏和弦音乐。

电子式音乐盒动力来源是电池，制作工艺简单，可进行批量生产，所以价格便宜。

基于单片机制作的电子式音乐盒，控制功能强大，可根据需要选歌，使用方便。

根据存储容量的大小，可以尽可能多的存储歌曲。

另外，可以设计彩灯外观效果，使音乐盒的功能更加丰富。

1.2设计方案设计一个基于AT89C51系列单片机的音乐盒，利用按键切换演奏出不同的乐曲。

蜂鸣器发出某个音调，与之相对应的LED亮起。

使用两个按键，一个用来切换歌曲，另一个切换八路LED的变化花样。

1.3研究内容1）电路有两种工作模式：演奏音乐模式和花样灯模式。

演奏音乐模式：演奏完整的一首的歌曲，八路LED随着音乐变化。

花样灯模式：八路LED变化出各种花样，蜂鸣器随着发出“嘀嘀”声2）按下按键1进入演奏音乐模式，再按切换歌曲，共两首歌曲。

音符频率

·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。

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，则定时器的予置初值由下式来确定：t = 12 ×（TALL – THL）/ f式中，TALL = 216= 65536，THL为定时器待确定的计数初值。

单片机课程设计_基于89C51的数字音乐盒设计

单片机系统课程设计成绩评定表设计课题基于89C51的数字音乐盒设计设计学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：单片机系统课程设计课程设计名称：基于89C51的数字音乐盒设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：单片机系统课程设计任务书目录引言 (5)1 概述 (5)2 系统总体方案设计 (5)2.1硬件组成 (5)2.2.方案论证。

(6)2.3音乐盒的功能图用框图表示 (7)3硬件电路设计 (7)3.1单片机电路 (7)3.2 晶振电路 (8)3.3复位电路 (8)3.4键盘 (9)3.5蜂鸣器电路 (9)3.6 LCD液晶电路 (10)3.7电源电路 (11)4 软件设计 (11)4.1 音调、节拍、及编码的设置 (11)4.1.1音调 (11)4.1.2节拍的确定 (13)4.2 (15)4.3播放音乐子程序流程图（包含了键盘扫描） (16)4.4定时器0中断服务子程序框图： (16)5，调试 (17)5.1 检查硬件连接 (17)5.2 检查软件系统 (17)5.2.1． (17)5.2.2． (18)5.3测试结果 (18)5.3.1整体运行图 (18)5.3.2LED灯运行图 (19)6 总结 (19)7参考文献 (20)附录A (20)附录B (21)引言在电子信息技术飞速发展的今天，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，它不仅推动了社会的进步，而且为我们的生活带来了诸多的便利。

由于人们生活质量的提高，人们对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。

小小的音乐盒可以给人们带来美好的回忆，提高人们的精神文化享受。

传统音乐盒多是机械型的，体积笨重，发音单调，可以选择的曲目较为单一。

本文设计的音乐盒是以单片机为核心元件的电子式音乐盒，它体积小，重量轻，可以随心添加自己喜欢的音乐，外观效果多彩，使用方便，并且具有一定的商业价值。

单片机控制蜂鸣器唱歌的原理

单片机控制蜂鸣器唱歌的原理Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】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。

1）音调的确定音调就是我们常说的音高。

它是由频率来确定的！我们可以查出各个音符所对应的相应的频率，那么现在就需要我们来用51来发出相应频率的声音！我们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那么，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 = 1136 μs ，也就是清零、置位在一个周期内完成.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 = 216= 65536,THL为定时器待确定的计数初值。

因此定时器的高低计数器的初值为：TH =THL/ 256 = ( TALL – t* f0/12) / 256TL = THL % 256 = ( TALL – t* f0/12) %256将t=1136 μs 代入上面两式（注意：计算时应将时间和频率的单位换算一致）即可求出标准音高A 在单片机晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1 下的时器高低计数器的予置初值为：TH440Hz = (65536 – 1136 * 12/12) /256 = FBHTL440Hz = (65536 – 1136 * 12/12)%256 = 90H就这样，我们通过延时，发出了我们所需要的频率以单片机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:2）节拍的确定在一张乐谱中，我们经常会看到这样的表达式，如1=C (4/4) 、1=G(3/4) ……等等，这里1=C (4/4),1=G(3/4) 表示乐谱的曲调，和我们前面所谈的音调有很大的关联，4/4、3/4 就是用来表示节拍的。

单片机播放音乐

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。

1）音调的确定音调就是我们常说的音高。

它是由频率来确定的！我们可以查出各个音符所对应的相应的频率，那么现在就需要我们来用51来发出相应频率的声音！我们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那么，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，也就是清零、置位在一个周期内完成.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。

因此定时器的高低计数器的初值为：TH = T HL / 256 = ( T ALL– t* f0/12) / 256TL = T HL % 256 = ( T ALL– t* f0/12) %256将t=1136μs代入上面两式（注意：计算时应将时间和频率的单位换算一致），即可求出标准音高A在单片机晶振频率f0=12Mhz，定时器在工作方式1下的定时器高低计数器的予置初值为：TH440Hz = (65536 – 1136 * 12/12) /256 = FBHTL440Hz = (65536 – 1136 * 12/12)%256 = 90H就这样，我们通过延时，发出了我们所需要的频率以单片机12MHZ晶振为例，列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 0,63628,63835,64021,64103,64260,64400,64524,0,0DW 0,63731,63928,0,64185,64331,64463,0,0,0DW 0,64580,64684,64777,64820,64898,64968,65030,0,0DW 0,64633,64732,0,64860,64934,64994,0,0,0DW 0,65058,65110,65157,65178,65217,65252,65283,0,0DW 0,65085,65134,0,65198,65235,65268,0,0,0DW 02）节拍的确定在一张乐谱中，我们经常会看到这样的表达式，如1=C (4/4) 、1=G(3/4) …… 等等，这里1 =C (4/4),1=G(3/4)表示乐谱的曲调，和我们前面所谈的音调有很大的关联，4/4、3/4 就是用来表示节拍的。

单片机音符与频率的关系

C调各音符频率与计数值T的对照表:音符频率HZ 6MHZ 十六进制值音符频率HZ 6MHZ 十六进制值低1DO 262 64582 FC46 #4FA# 740 65198 FEAE #1DO# 277 64634 FC7A 中5SO 784 65217 FEC1 低2RE 294 64686 FCAE #5SO# 831 65235 FED3 #2RE# 311 64732 FCDC 中6LA 880 65252 FEE4 低3M 330 64779 FD0B #6LA# 932 65268 FEF4 低4FA 349 64820 FD34 中7SI 988 65283 FF03#4FA# 370 64860 FD5C 高1DO 1046 65297 FF11 低5SO 392 64898 FD82 #DO# 1109 65311 FF1F #5SO# 415 64934 FDA6 高2RE 1175 65323 FF2B 低6LA 440 64968 FDC8 #2RE# 1245 65335 FF37 #6LA# 466 65000 FDE8 高3M 1318 65346 FF42 低7SI 494 65030 FE06 高4FA 1397 65357 FF4D 中1DO 523 65058 FE22 #4FA# 1480 65367 FF57 #1DO# 554 65085 FE3D 高5SO 1568 65377 FF61 中2RE 578 65103 FE4F #5S0# 1661 65385 FF69 #2RE# 622 65134 FE6E 高6LA 1760 65394 FF72 中3M 659 65157 FE85 #6LA# 1865 65402 FF7A 中4FA 698 65178 FE9A 高7SI 1976 65409 FF81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。

单片机音符与频率的关系

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=1703.5775μs，半周期的时间为852μs，因此只要令计数器计数=852μs/1μs=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。

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（TABLE1），构成发音符的计数值放在其中（TABLE1中）。

（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）。

单片机音乐中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经常看到一些刚学单片机的朋友对单片机演奏音乐比较有兴趣，本人也曾是这样。

在此，本人将就这方面的知识做一些简介，但愿能对单片机演奏音乐比较有兴趣而又不知其解的朋友能有所启迪。

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.1，2（来）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。

单片机音乐中音调和节拍的确定方法-Read

调号-音乐上指用以确定乐曲主音高度的符号。

很明显一个八度就有12个半音。

A、B、C、D、E、F、G。

经过声学家的研究，全世界都用这些字母来表示固定的音高。

比如，A这个音，标准的音高为每秒钟振动440周。

升C调：1＝#C，也就是降D调：1＝BD；277（频率）升D调：1＝#D，也就是降E调：1＝BE；311升F调：1＝#F，也就是降G调：1＝BG；369升G调：1＝#G，也就是降A调：1＝BA；415升A调：1＝#A，也就是降B调：1＝BB。

466,C 262 #C277D 294 #D(bE)311E 330F 349 #F369G 392 #G415A 440. #A466B 494所谓1＝A，就是说，这首歌曲的“导”要唱得同A一样高，人们也把这首歌曲叫做A调歌曲，或叫“唱A调”。

1＝C，就是说，这首歌曲的“导”要唱得同C一样高，或者说“这歌曲唱C调”。

同样是“导”，不同的调唱起来的高低是不一样的。

各调的对应的标准频率为：单片机演奏音乐时音调和节拍的确定方法经常看到一些刚学单片机的朋友对单片机演奏音乐比较有兴趣，本人也曾是这样。

在此，本人将就这方面的知识做一些简介，但愿能对单片机演奏音乐比较有兴趣而又不知其解的朋友能有所启迪。

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。

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。