摘要：為了解決專用音樂播放芯片只能一次性燒錄,、播放內(nèi)容不可變的缺點(diǎn)，文中給出了采用單片機(jī)來設(shè)計(jì)音樂播放器,，同時(shí)通過Proteus軟件對基于AT89S52單片機(jī)的音樂播放器進(jìn)行仿真的實(shí)現(xiàn)方法,。利用該方法設(shè)計(jì)的播放器的播放內(nèi)容和歌曲數(shù)量可以隨時(shí)修改,。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；音樂播放器,；Proteus

0 引言
    播放音樂最簡單的方法就是采用專用音樂芯片,，該方法的缺點(diǎn)是音樂芯片只能一次性燒錄，播放的內(nèi)容不可變,。而采用單片機(jī)播放音樂則能克服這一缺點(diǎn),，其播放的內(nèi)容以及歌曲的數(shù)量都可以隨時(shí)修改。同時(shí),，使用軟件Proteus在產(chǎn)品開發(fā)的初期對設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真無疑是一種提高效率和降低成本的好辦法,，但是仿真畢竟有一定的局限性，要實(shí)踐起來可能會(huì)碰到一些問題,。為此,，本文通過Proteus軟件對用AT89S52單片機(jī)播放音樂進(jìn)行了仿真，指出了實(shí)際制作過程中需要注意的地方,。

1 硬件電路設(shè)計(jì)
1．1 仿真軟件Proteus簡介
    Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng),，可仿真各種電路和IC，它支持單片機(jī)且元件庫齊全,，使用方便,，是不可多得的專業(yè)單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。目前可支持的單片機(jī)類型有68000系列,、8051系列,、AVR系列、PIC12系列,、PIC16系列,、PIC18系列、Z80系列,、HC11系列以及各種外圍芯片,。
1．2 電路設(shè)計(jì)
    圖1所示是單片機(jī)音樂播放器的仿真原理圖。在Proteus仿真軟件中,，按一下按鈕,，蜂鷗器即可播放音樂。

    事實(shí)上,，按照圖1所示原理圖來焊接電路,，其結(jié)果可能沒有任何效果。而圖2所示才是單片機(jī)音樂播放器的實(shí)際制作電路,。與圖1相比,，實(shí)
際電路多了兩個(gè)部分：一是單片機(jī)左邊最小系統(tǒng)所需的電路部分，而仿真軟件中則將這些省略了；另一個(gè)是單片機(jī)右邊多了一個(gè)三極管,。之所以要加這個(gè)三極管,，主要是為了放大蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電流，而仿真軟件里面所有的元件都是理想元件,，所以,，仿真能實(shí)現(xiàn)的效果，實(shí)際做出來往往沒有效果,。因此,，要想在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)滿意的效果還要憑借硬件經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)的摸索和嘗試。

2 軟件設(shè)計(jì)
2．1 播放原理
    聲音的頻譜范圍通常約為幾十到幾千赫茲,，通過程序控制單片機(jī)的I／O口可輸出不同頻率的矩形波,。當(dāng)該矩形波的頻率位于聲音頻譜范圍內(nèi)時(shí)，在單片機(jī)的I／O口接上喇叭就能發(fā)出聲音,。然后利用延時(shí)程序控制矩形波的高,、低電平持續(xù)時(shí)間，即改變矩形波的頻率,，即可產(chǎn)生不同的音調(diào),，從而發(fā)出不同的聲音，再讓矩形波輸出的長短對應(yīng)節(jié)拍,，就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對音樂的演奏。
2．2 音調(diào)和節(jié)拍編碼
    單片機(jī)奏樂只需弄清楚兩個(gè)概念,，也就是“音調(diào)”和“節(jié)拍”,。音調(diào)表示一個(gè)音符唱多高的頻率，節(jié)拍表示一個(gè)音符唱多長的時(shí)間,。
    由于各個(gè)音調(diào)對應(yīng)的頻率是已知的,，因此，播放音樂時(shí),，應(yīng)對樂曲中出現(xiàn)的音調(diào)進(jìn)行編碼,，并找出單片機(jī)播放這些音調(diào)所對應(yīng)的定時(shí)初值。表1所列是音調(diào)編碼與定時(shí)器的初值表,，其中頻率是已知的,，編碼可以自己設(shè)置，而定時(shí)初值是怎樣得來的呢?下面以“低6”為例進(jìn)行說明,。“低6”的頻率f為440 Hz,，其對應(yīng)的周期為：T=1／f=1／440=272μs。單片機(jī)上對應(yīng)蜂鳴器的I／O口來回取反的時(shí)間應(yīng)為：t=T／2=2272／2=1136μs,。單片機(jī)奏樂時(shí),，其定時(shí)器為工作方式1，若以振蕩器的十二分頻信號為計(jì)數(shù)脈沖，如果單片機(jī)晶振為12MHz,，則1μs計(jì)數(shù)一次,。所以，對于“低6”,，其定時(shí)器的初值應(yīng)該是：216-1136=64400,。
    對節(jié)拍的控制可通過延時(shí)程序來實(shí)現(xiàn)。表2所列是節(jié)拍編碼表,。若以1拍的時(shí)長為400ms為例,，1／2拍的時(shí)長為200ms，1／4拍的時(shí)長為100ms,。首先,，這樣，確定一個(gè)基本時(shí)長的延時(shí)程序,，比如以100ms為基本延時(shí)時(shí)間,，那么，1／4拍可以調(diào)用一次延時(shí)程序,，1／2拍需調(diào)用二次延時(shí)程序,，1拍需調(diào)用四次延時(shí)程序，依次類推,。
2．3 編程
    音調(diào)和節(jié)拍都進(jìn)行過編碼后,，那么，一首樂曲就可以用若干個(gè)8位的簡碼表示,。比如“生日快樂歌”的第一個(gè)簡碼是“82H”,，由表1可知，其高四位“8”表示音調(diào)“中5”,，對應(yīng)的頻率是784Hz,，對應(yīng)的定時(shí)器初值是64898；另由表2可知,，其低四位“2”表示節(jié)拍為“2／4拍”,。這樣，任意一首樂曲的簡碼都可以通過樂譜提取軟件獲得,，而得到簡碼后,，就可以編程了。圖3所示是單片機(jī)播放音樂的程序流程圖,，本文使用的是定時(shí)器0,，音調(diào)的高低由定時(shí)器來控制P3．7并按一定頻率取反實(shí)現(xiàn)，節(jié)拍的長短由延時(shí)程序控制,。流程圖中的“TABLE”是由表1中的定時(shí)初值組成的,。

3 結(jié)束語
    本文通過Proteus ISIS對單片機(jī)音樂播放器進(jìn)行了仿真，并在仿真的基礎(chǔ)上制作了一個(gè)音樂播放器實(shí)物，其音樂播放的效果很好,。作者通過仿真與制作,，對這兩者進(jìn)行了比較與總結(jié)，并給出了兩種電路圖及程序流程圖,，希望能成為讀者的參考,。