當(dāng)前的很多用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)演奏的系統(tǒng)都是利用開發(fā)板結(jié)合仿真器實(shí)現(xiàn)的，這種方法不是很復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)也較方便，但是調(diào)試不是很方便，且成本也較高。 本文提出的一種基于Proteus的單片機(jī)演奏音樂(lè)的方法，非常簡(jiǎn)單實(shí)用，且該方法基于軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以成本非常低，調(diào)試方便，效果也很不錯(cuò)，適合于愛(ài)好音樂(lè)的單片機(jī)學(xué)習(xí)者。 單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分兩大部分：硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分。

1 硬件設(shè)計(jì)

硬件部分比較簡(jiǎn)單，如果在開發(fā)板上做實(shí)驗(yàn)可仿下面圖1 電路連接。

AT89C51 單片機(jī)的P2.5 口控制一個(gè)8550 的三極管，三極管控制電磁蜂鳴器的電源通斷。

如果用Proteus 軟件來(lái)仿真的話，電路更加簡(jiǎn)單，見(jiàn)圖2。

圖2 在Proteus 環(huán)境下用單片機(jī)控制蜂鳴器發(fā)聲的原理圖。

需要的關(guān)鍵元件：?jiǎn)纹瑱C(jī)和蜂鳴器。

為了便于軟件編程，先要了解單片機(jī)唱歌的基本原理。

什么是聲音呢？聲音是空氣的振蕩，不同的振蕩頻率我們就可以聽到不同聲調(diào)的聲音。 音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲。

其次，如何讓蜂鳴器發(fā)聲？蜂鳴器有很多種類，但大致分為兩類：有源式（直流電就發(fā)聲，但頻率單一）；無(wú)源式（根據(jù)輸入方波頻率而發(fā)出不同的聲音）。 這里選擇無(wú)源式蜂鳴器。

單片機(jī)唱歌的基本原理：利用程序來(lái)控制單處機(jī)某個(gè)口線出一定頻率的方波到蜂鳴器，蜂鳴器就可以發(fā)出一定音調(diào)的聲音，若再利用不同的延時(shí)程序改變輸出頻率，就可以改變音調(diào)，進(jìn)而就可讓單片機(jī)發(fā)出"1"、"2","3","4","5","6","7"的音樂(lè)。

2 軟件設(shè)計(jì)

通過(guò)軟件延時(shí)或者定時(shí)器延時(shí)來(lái)的方式以不同頻率改變口線的的高低電平狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 如果只是讓蜂鳴器發(fā)聲這已經(jīng)夠了。 但是我們要的是唱歌，所以還有一些工作需要作。

2.1 音調(diào)

輸出不同頻率的方波，以實(shí)現(xiàn)1、2、3、4 等的不同音調(diào)；比如，發(fā)出200Hz?的音頻，其周期為1/200s,即5ms. 這樣，當(dāng) P2.5 的高電平或低電平的持續(xù)時(shí)間為2.5ms 時(shí)，就能發(fā)出200HZ 的音調(diào)。 我們可以寫一個(gè)延時(shí)子程序，用R3 來(lái)提供參數(shù)，R3=1 時(shí)，延時(shí)為20us,那么R3 取2500/20=125（7DH）時(shí)，就可以發(fā)出200Hz 的音調(diào)，提供不同的R3 常數(shù)，可以得到不同的音調(diào)變化。

利用通用發(fā)聲程序可以編寫樂(lè)曲演奏程序，樂(lè)曲是按照一定的高低，長(zhǎng)短和強(qiáng)弱的關(guān)系組成的音調(diào)，在一首樂(lè)曲中，每音符的音高和音長(zhǎng)與頻率和節(jié)拍有關(guān)（如圖3 所示）。

圖3 音符的音高和音長(zhǎng)與頻率的關(guān)系

圖3 畫出了兩個(gè)音階（一個(gè)音階是8 個(gè)音符）的鋼琴鍵和每個(gè)鍵的音符名及其頻率（HZ），低音階以低C（130.8Hz）到中C（261.7Hz）高音階以中C 到高C（523.3Hz）黑鍵比它旁邊的白鍵高半個(gè)音或低半個(gè)音。 組成樂(lè)曲的每個(gè)音符的頻率和持續(xù)時(shí)間是樂(lè)曲程序發(fā)聲所需要的兩個(gè)重要數(shù)據(jù)。 頻率可以從圖中得到，音符的持續(xù)時(shí)間可根據(jù)樂(lè)曲速度及每個(gè)音符的節(jié)拍數(shù)來(lái)確定，是可以從樂(lè)譜中得到的。