基于单片机的电子音乐门铃的设计 - 图文

基于单片机的电子音乐门铃设计

3 系统软件的设计

3.1 系统总体程序流程图

本系统软件设计采用C语言进行编程，因为C语言具有更好的可移植性，再加上编写所占用的行数比较少，而且比较方便。系统程序设计流程图如图3.1所示。

开始程序初始化NY判断是否是电延时子程序源开关打开Y延时子程序判断有无按钮开关电平的变化调节音乐播放曲目结束图3.1 系统程序设计流程图 10 N

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3.2 单片机发声设计

一般来说，单片机不能够像其他专业乐器那样奏出多种优美的旋律，即不包括相应幅度的谐振频率。单片机演奏的音乐基本都是单音频率。所以单片机演奏的音乐比较简单，只需能知道“音调”和“节拍”两个概念便可。节拍表示一个音符唱多长的时间而音调表示一个音符唱多高的频率。

一个音符的频率知道之后，就可以使单片机发出对应频率的振荡信号，从而发生相应的音符声响。通过单片机定时器进行定时中断，在中断服务程序中将单片机上完结单片机输入输出口来回置“1”（高电平）或者“0”（低电平）的，来使扬声器发出声响。经过节拍计算出每一个音符需要的时间，选用循环延时的方式来实现控制一个音符唱多长的时间，以便形成一首完整的优美乐曲。下面介绍一下音调和节拍。

（1）、音调

声调（音调）是由声音的频率来决定的。对于一定强度的纯音，声调随频率的起落而起落；对与一定频率的纯音、低频率的纯音的声调随声响不断的增加而不断的下降，高频率纯音的声调却随声响的不断增加而不断的上升。

声调的高低与发声体的构造也有关系，由于发声体的结构对声音的频率也有影响。一般来说，2k Hz以下的低频率的纯音的声调随响度的不断增加而不断下降，3k Hz以上高频率的纯音声调随响度的不断增加而不断上升。

在音乐中每个不同的且相邻的音符之间正好相差一个倍频程，在音乐学中我们称它相差一个八度音。在一个八度内，有12个半音。由于人耳的听觉效果，这12个音阶的分度基本上是用对数的关系来划分的。只须了解12个音符的音高，就能够按照音符之间的倍频关系获得其他音符的基本声调频率。

以标准高音a的频率f=440Hz，其对应的周期为： t=1/f=1/440=2272us。 所以需要在单片机输入输出端口输出周期为T=2272us的方波脉冲，也就是t=T/2=2272/2=1136us。也就是说，单片机上定时器的中止出发时间为1136us。假如单片机选用定时器为工作方式1，它以振荡器的十二分频信号为计数脉冲。设外接晶振的振荡器频率为f，则定时器的预置初始值有如下公式来确定：Temp = 65536-(50k/currentfre)*10/(12M/system_osc)

TH = Temp /256

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TL = Temp %6 （2）、节拍

在音乐中，时间被均等分成若干的基本单位，每个单位称一拍。音符的时值被用来表示拍子的时值，节拍以四分音符为一拍，也可以是二分音符或八分音符。

节拍的时值是一个相对的时间概念，如乐曲规定速度为 60 拍每分钟时，则一个节拍占用1s，半拍是0.5s；当规定速度为 120 拍每分钟时，每个节拍的时间是0.5s，半个节拍就是0.25s，如此类推下去。拍子的时值确定后，各种时值的音符就与拍子联系在一起。譬喻，当以四分音符为一个节拍时，则一个全音符相当于四个节拍，若一个二分音符相当于两个节拍，则 八分音符相当于半个节拍，十六分音符则相当于四分之一拍；假如以八分音符为一个节拍，则全音符相当于八个节拍，二分音符是四个节拍，四分音符是两个节拍，十六分音符是半个节拍。 对于一拍的发音时间，如果乐曲没有特殊说明，一般来说，一拍大约为400~450ms对于一个节拍的发音时间，若乐曲没有特别的说明，则一个节拍大约为400到450毫秒。

通过利用单片机的内部定时器，使其工作在计数器模式1下。初始化适当的计数值TH0及TL0以计时此半个周期的时间，每当计时时间到后就将输出脉冲的输入输出口反相，然后重复开始计时这个半周期时间，对输入输出口反相，就可在单片机输入输出管脚上得到这个频率的脉冲。输入输出管脚脉冲接三极管作音频功放，然后输出到扬声器上，从而发出美妙的声音。

经过音频功放电路而把信号输出到扬声器上，从而播放出优美的音乐。只要按动按钮开关，就能够播放优美的音乐，当一首优美的歌曲播放完，当再次按下开关按钮，将播放下一首音乐，如此循环。本系统可以奏出五首不同旋律的歌曲。

3.3程序设计

对于智能的电子产品来说，程序设计是必不可少的。程序对于电子产品来说就好像大脑对人的身体一样至关重要，不可或缺。因此程序在整个电子产品设计中也是非常困难的。虽然编程非常困难和辛苦，但是只要我们努力我们一定能够完成。或许我们编写的程序会有几百、几千、几万行，甚至更多，我们

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只要掌握正确的编程方法，就能够完成。因为再长的程序也都是有主程序和子程序来构成的，因此只要我们把主程序和子程序写好，编程就完成了一大半。就好比我们盖房子，把房屋的整体框架搭建好后剩下的就是往框架里填砖。下边我就简单介绍一下我编写的程序：

（1）、主程序的设计

主程序就如人身体的骨骼，搭建房屋的框架一样，这些都做好了，其他的也就好做了，就只差往里面填充所需要的东西，使其更加完整，美观，漂亮。以下是主程序设计：

延时子函数，控制发音的时间长度 void delay(unsigned char t); 延时子程序，用来按键消抖 void delayms(unsigned int t); 演奏一个音符 void song(void);

播放歌曲 void music_play(void); { }

void main(void) { }

MS延时子程序 void delayms(unsigned int t) { }

T0中断程序,控制发音的音调 void timer0(void) interrupt 1 {

}

播放相应歌曲的某个音符 void music_play(void) { }

播放相应歌曲的某个音符 void music_play(void) { } （2）、子程序的设计

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