崔凯 孟祥顺 李彬彬
【摘要】本文以AT89C51单片机为核心，利用C语言设计制作了《祝你生日快乐》歌曲的电子音乐。并在播放音乐的同时伴随发光二极管的闪烁。
【关键词】单片机;电子音乐
1.引言
以单片机为核心制作的电子音乐结构简单、成本经济、工作效果好，在儿童玩具、礼物等很多场合都能得到大规模的应用。而利用单片机设计制作电子音乐对于高校学生理解、掌握单片机结构与原理，熟悉编写、调试程序，搭建硬件电路都有很大帮助。
2.单片机产生音乐的原理
声音是通过物体的振动产生的。如果单片机通过某一I/O口以一定的频率输出高电平、低电平，这一引脚便产生了一定频率的方波。该方波经放大电路放大，加到扬声器便会产生一定频率的声音。若方波频率发生变化，则声音频率也随之变化。通过控制输出方波时间的长短，声音的长短就会得到相应控制。因此根据乐谱，单片机就可以产生电子音乐。
3.方波的产生
8051单片机产生固定频率方波可以使用定时器/计数器T0或T1的溢出中断。在中断发生时，将P口引脚的电压取反使其输出方波。本文采用T1溢出中断。在T1的溢出中断服务程序中，执行重新装入计数初值，然后将输出引脚电压取反，在下次T1中断时，P口引脚再取反，即可输出方波。音乐节拍也可以利用延时程序来控制。
4.音符频率与定时器初始值
本文单片机采用12MHZ脉冲，则一个几周为1us，所以需要多长的时间（频率），就可以个定时器装入一个对应的初始值。
5.音符节拍选择
节拍就是音符演奏时间段长短。设一拍的十年为0.4秒，则其余拍数均可以此节拍推算出。而节拍的时间也可以通过延时实现。
6.音符代码
程序中使用一个字节来表示音符和该音符的节拍，音符代码的高4位是简码，由它可以找到对应的定时器T1初始值;低4位代表音符节拍，其也可以通过查找节拍代码表获得。所以，我们只要找到《祝你生日快乐》这首乐曲的乐谱，找到其所对应的“简谱码”做高4位，再找到对应的节拍码做低4位，把高4位和低4位合成一个音符代码即可。
现将根据《祝你生日快乐》乐曲简谱转换后的音符代码表示如下：0x42，0x01，0x41，0x54， 0x44，0x74，0x64，0x42，x01，0x41，0x54，0x44，0x84， 0x74，0x74，0x42，0x01，0x41，0xB4，0x84，0x74， 0x64，0xC4，0xA2，0x01，0xA1，x94，0x74，0x84，0x74， 0x74。
将此代码存入程序存储器，程序执行时将音符代码按字节逐一读出，高4位是简谱码，低4为是音符节拍码，并根据T1计数器的初始值来设置时间，由此控制每一个音符的演奏时间，最终行动一段乐曲。
7.电子音乐电路设计
如图1所示，电路中使用20脚的AT80C2051为音乐电路核心。Q1、Q2组成复合管电路。P3.5端是音频信号的输出端，输出的方波信号经复合管电路驱动后驱动扬声器发声;发光二极管DS1～DS7和三极管Q3～Q9等元件组成音符显示电路，分别显示1、2、～7音符;P1.0～P1.6端经过R4～R10电阻分别连接Q3～Q9基极。当P1.0～P1.6端有输出低电平时，三极管饱和导通，对应的发光二极管点亮。S2与R3构成启动电路，按下S2给P3.7引脚送入低电平，启动放音。
图1 电子音乐电路图
8.源程序设计
#include
sbit sp=P3^5;sbit sw=P3^7;unsigned char i=0;
un，signed char hi_note=0;unsigned char low_note=0;
code unsigned song[ ]={0x42，0x01，0x41， 0x54，0x44，0x74，0x64，0x42，x01，0x41，0x54， 0x44，0x84，0x74，0x74，0x42，0x01，0x41，0xB4， 0x84，0x74，0x64，0xC4，0xA2，0x01，0xA1，x94，0x74，0x84，0x74，0x74，
0x42，0x01，0x41，0x54，0x44，0x74，0x64， 0x42，x01，0x41，0x54，0x44，0x84，0x74，0x74，0x42， 0x01，0x41，0xB4，0x84，0x74，0x64，0xC4，0xA2， 0x01，0xA1，x94，0x74，0x84，0x74，0x74，0x00};
code int note[ ]={0x0000，0xFB03，0xFB83， 0xFC0B，0xFC43，0xFCAB，0xFD08，0xFD32，0xFD81， 0xFDC7，0xFE05，0xFE21，0xFE55，0xFE83，0xFE99， 0xFEC0}
code unsigned char led[ ]={0xFF，0xEF，0xDF，0xBF，0xFE，0xFD，0xFB，0xF7，0xEF，0xDF，0xBF，0xFE，0xFD，0xFB，0xF7，0xEF，0xDF，0xBF};
void delay（unsigned int n）
{
unsigned int I，j;
for（i=0;i<1000*n;i++）
for（j=0;j<120;j++）;
}
static void timer1_isr（void）interrupt TF1_vector using 2
{
TR1=0;
TL1=low_note;
TH1=hi_note;
TR1=1;
sp=～sp;
}
static void timer1_initialize（void）
{
EA=0;
TR1=0;
TMOD=0x10;
ET1=1;
EA=1;
}
void singing（）
{
unsigned char beat，temp;
i=0;
do
{
temp=song[i];
if（temp==0）{TR1=0;return;}
beat=temp&0x0F;
temp=（temp>>4）&0x0F;
if（temp==0）TR1=0;
else
{
hi_note=note[temp]>>8;
low_note=note[temp]&0x00FF;
TR1=1;
P1=led[temp];
}
Delay（beat）;
P1=0xFF;
i++;}
while（1）;
}
Void main（void）
{
timer1_initialize（）;
do
{
sw_press（）;
singing（）;
}while（1）;
}
作者简介：崔凯（1980—），男，遼宁本溪人，硕士，营口职业技术学院讲师，主要从事单片机开发设计及电机专业教学。
