基于atmega16单片机的音乐播放器设计

基于atmega16单片机的音乐播放器设计内容摘要：

荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。 如果使用石英晶体，我们推荐电容使用 30PF 10PF，而 如果使用陶瓷振荡器建议选择 40PF 10PF。 用户也可以采用外部时钟。 采用外部时钟的电路如图示。 这种情况下，外部时钟脉冲接到 XTAL1 端，即内部时钟发生器的输入端， XTAL2 则悬空。 由于外部时钟信号是通过一个 2 分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。 振荡器电路图如下： 图 单片机内部、外部振荡电路 硬件电路图及功能 总体硬件电路实现功能如下 ，如图 所示 1） 电路中用 PB0、 PB PB2 控制 按键。 2） PA0~PA7 控制 LED。 3） PD5 控制蜂鸣器。 4） 电路为 12MHZ 晶振频率工作，起振电路中 C C2 均为 30PF。 图 硬件电路图 4 软件设计 在本 程序 中 设置了两个标志 —— count1 和 count2，分别初始化为 1 和 0。 按键 1 使得count1 在 1和 2之间切换，按键 2使得 count2 在 1~4之间切换。 程序检测 count1 的值， count1等于 1 时播放第一首歌曲，等于 2 时播放第二首。 另一方面根据 count2 的值来切换 LED 的花样。 count1 和 count2 的值是互斥的，设置 count1 等于 2 时， count2 同时设置为 0；设置 count2 等于 1~4 时， count1 也同时设置为 0。 音调、节拍以及编码的确定方法 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，也就是说不能像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”和节拍表示一个音符唱多长的时间。 音调的确定 高音 DO 的频率（ 1046Hz）刚好是中音 DO 的频率（ 523Hz）的一倍，中音 DO 的频率（ 523Hz）刚好是低音 DO 频率（ 266 Hz）的一倍；同样的，高 音 RE 的频率（ 1175Hz）刚好是中音 RE 的频率（ 587Hz）的一倍，中音 RE 的频率（ 587Hz）刚好是低音 RE 频率（ 294 Hz）的一倍。 1）要产生音频脉冲，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。 利用定时器计时这半个周期时间，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 ATmega16 的内部定时器使其工作在计数器模式 MODE1 下，改变计数值 TH0及 TL0 以产生不同频率的方法。 此外结束 符和休止符可以分别用代码 00H 和 FFH 来表示，若查表结果为 00H，则表示曲子终了；若查表结果为 FFH，则产生相应的停顿效果。 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，在每次技术 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=65536N=65536Fi 2 Fr 5） C 调 各音符频率与计数值 T 的对照表如表 所示。 表 C 调各音符频率与计数值 T 的对照表 低音 频率 T 参数 中音 频率 T 参数 高音 频率 T 参数 Do 262 1908 229 Do 523 956 115 Do 1046 57 57 Do﹟ 277 1805 217 Do﹟ 554 903 108 Do﹟ 1109 54 54 Re 294 1701 204 Re 587 852 102 Re 1175 51 51 Re﹟ 311 1608 193 Re﹟ 622 804 97 Re﹟ 1245 48 48 Mi 330 1515 182 Mi 659 759 91 Mi 1318 45 45 Fa 349 1433 172 Fa 698 716 86 Fa 1397 43 43 Fa﹟ 370 1351 162 Fa﹟ 740 676 81 Fa﹟ 1480 41 41 So 392 1276 153 So 784 638 77 So 1568 38 38 So﹟ 415 1205 145 So﹟ 831 602 72 So﹟ 1661 36 36 La 440 1136 136 La 880 568 68 La 1760 34 34 La﹟ 464 1078 129 La﹟ 932 536 64 La﹟ 1865 32 32 Si 494 1012 121 Si 988 506 61 Si 1976 30 30 节拍的确定 一首音乐是由许多不同的音符组成的，而每个音符对应着不同频率，这样就可以利用不同的频率的组合，加以与拍数对应的延时，构成音乐。 了解音乐的一些基础知识，我们可知产生不同频率的音频脉冲即能产生音乐。 对于单片机来说，产生不同频率的脉冲是非常 方便的，利用单片机的定时 /计数器来产生这样的方波频率信号。 因此，需要弄清楚音乐中的音符和对应的频率，以及单片机定时计数的关系。 表 节拍与节拍码对照 节拍码 节拍数 节拍码 节拍数 1 1/4 拍 1 1/8 拍 2 2/4 拍 2 1/4 拍 3 3/4 拍 3 3/8 拍 4 1 拍 4 2/1 拍 5 1 又 1/4 拍 5 5/8 拍 6 1 又 1/2 拍 6 3/4 拍 8 2 拍 8 1 拍 A 2 又 1/2 拍 A 1 又 1/4 拍 C 3 拍 C 1 又 1/2 拍 F 3 又 3/4 拍 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，图 为节拍码的对照。 如果 1 拍为 秒， 1/4 拍实 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，如图 为 1/4 和 1/8 节拍的时间设定。 编码 do re mi fa so la si 分别编码为 1~7，重音 do 编为 8,重音 re 编为 9，停顿编为 0。 播放长度以十六分音符为单位（在本程序中为 165ms），一拍即四分音符等于 4 个十六分音符，编为 4,其它的播放时间以此类推。 音调作为编码的高 4 位，而播放时间作为低 4 位，如此音调和节拍就构成了一个编码。 以 0xff 作为曲谱的结束标志。 举例 1：音调 do,发音长度为两拍，即二分音符，将其编码为 0x18。 举例 2：音调 re。