單片機(jī)播放音樂解析

用單片機(jī)播放音樂，或者彈奏電子琴，實(shí)際上是按照特定的頻率，輸出一連串的方波。為了輸出合適的方波，首先應(yīng)該知道音符與頻率的關(guān)系。
1．音名
從常見的電子琴的鍵盤談起。
在下表中，可以看到一列黑白相間的琴鍵（示意）。主要分成低音、中音和高音三個區(qū)域，每個區(qū)域都有12個琴鍵。其中的白鍵，簡譜音符標(biāo)為1、2、3、4、5、6、7，大家一般都讀成哆、來、咪、發(fā)、嗦、拉、西。
2．頻率
注意看一下幾個6（拉）的頻率，它們是整數(shù)，容易看出規(guī)律――是成2倍的關(guān)系。其它的音符，也有同樣的規(guī)律。這些頻率，如220、440等，它們在琴鍵上的位置是世界統(tǒng)一的，無論是鋼琴、手風(fēng)琴，還是電子琴，都是一樣的。
包括黑鍵和白鍵在內(nèi)的全部音符的頻率數(shù)值，是成“等比數(shù)列”的關(guān)系，它們之間有個公比，可以按照“2倍”的規(guī)律推算出來。
已知最低音的6（拉）的頻率是220，設(shè)公比為q，那么：7的頻率就是220*q*q 。
乘了兩個q，是因?yàn)?、7之間隔了個黑鍵。以此類推，兩個6之間，共有12個琴鍵，所以：
低音區(qū)的6（拉）的頻率就是：220*q*q*q*q*q*q*q*q*q*q*q*q = 440。
馬上就可以看出，12個q相乘，等于： 440 / 220 = 2。
那么就可以求出公比：q = 2的12次方根 = 1.059463094。
用這個公比，和已知的220進(jìn)行計(jì)算，可以得出全部琴鍵所對應(yīng)的頻率，如下表中所示。
3．定時初值
頻率的倒數(shù)是周期，用單片機(jī)輸出方波，應(yīng)該在半個周期的時刻，將輸出取反。
設(shè)單片機(jī)的晶振為12MHz，那么定時器將在1us進(jìn)行一次加一，加到65536就會出現(xiàn)中斷。據(jù)此，就可計(jì)算出定時器定時半個周期所需的初值，如下表中所示。
 
4．音調(diào)數(shù)據(jù)表
單片機(jī)發(fā)出不同頻率的方波，人聽起來，就是不同的音調(diào)。
上表中的頻率數(shù)值，有些過多，去掉不常用的黑鍵頻率，只是把白鍵對應(yīng)的數(shù)據(jù)存放在單片機(jī)中，即可滿足絕大部分的應(yīng)用需求。把下面這個數(shù)據(jù)表，放在程序中，需要播音的時候，就從表中取出一個數(shù)據(jù)送到定時器，當(dāng)定時器溢出中斷的時候，再對輸出引腳取反，那么，在揚(yáng)聲器中，即可聽到上表中頻率的聲音。
定義音調(diào)數(shù)據(jù)表的程序如下：
DW 63625, 63833, 64019, 64104, 64260, 64400, 64524 ;低音區(qū):1 2 3 4 5 6 7
DW 64580, 64685, 64778, 64820, 64898, 64968, 65030 ;中音區(qū):1 2 3 4 5 6 7
DW 65058, 65110, 65157, 65178, 65217, 65252, 65283 ;高音區(qū):1 2 3 4 5 6 7
DW 65297 ;超高音:1