基于AT系列单片机的音乐彩灯控制器(4)

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命令。这类器件就称为“存贮器”。此外，还需要有能代替人作用的控制器，它能根据事先给定的命令发出各种控制信号，使整个计算过程能一步步地进行。但是光有这三部分还不够，原始的数据与命令要输入，计算的结果要输出，都需要按先后顺序进行，有时还需等待。如上例中，当在计算163×156时，数字36就不能同时进入运算器。因此就需要在单片机上设置按控制器的命令进行动作的“门”，当运算器需要时，就让新数据进入。

或者，当运算器得到最后结果时，再将此结果输出，而中间结果不能随便“溜出”单片机。这种对输入、输出数据进行一定管理的“门”电路在单片机中称为“口”（Port） 3.3.2程序设计

利用单片机（或单板机）奏乐大概是无线电爱好者感兴趣的问题之一。本文从单片机的基本发间实验出发，谈谈音乐程序的设计原理，并给出具体实例，以供参考。

我们知道，声音的频谱范围约在几十到几千赫兹，若能利用程序来控制单处机某个口线的“高”电平或低电平，则在该口线上就能产生一定频率的矩形波，接上喇叭就能发出一定频率的声音，若再利用延时程序控制“高”“低”电平的持续时间，就能改变输出频率，从而改变调。

例如，要产生200HZ的音频信号，按图1接入喇叭（若属临时实验，也可将喇叭直接接在P1口线上），实验程序为：其中子程序DEL为延时子程序，当R3为1时，延时时间约为20us，R3中存放延时常数，对200HZ音频，其周期为1/200秒，即5ms。这样，当P1.4的高电平或低电平的持续时间为2.5ms，即R3的时间常数取2500/20=125(7DH)时，就能发出200HZ的音调。将上述程序键入学习机，并持续修改R3的常数能感到音调的变化。乐曲中，每一音符对应着确定的频率，给出C调时各音符频率及其对应的时间常数。读者能根据所供给的常数，将其16进制代码送入R3，反复练习体会。根据表1能奏出音符。仅这还不够，要准确奏出一首曲子，必须准确地控制乐曲节奏，即一音符的持续时间。音符的节拍我们能用定时器T0来控制，送入不一样的初值，就能产生不一样的定时时间。便如某歌曲的节奏为每分钟94拍，即一拍为0.64秒。但时，由于T0的最大定时时间只能为131毫秒，因此不可能直接用改变T0的时间初值来实

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现不一样节拍。我们能用T0来产生10毫秒的时间基准，然后设置一个中断计数器，通过判别中断计数器的值来控制节拍时间的长短。中也给出了各种节拍所对应的时间常数。例如对1/4拍音符，定时时间为0.16秒，对应的时间常数为

16（即10H）；对3拍音符，定时时间为1.92秒，对应时间长数为192（即C0H）。

我们将每一音符的时间常数和其对应的节拍常数作为一组，按次序将乐曲中的所有常数排列成一个表，然后由查表程序依次取出，产生音符并控制节奏，就能实现演奏效果。此外，结束符和体止符能分别用代码00H和FFH来表示，若查表结果为00H，则表示曲子终了；若查表结果为FFH，则产生对应的停顿效果。为了产生手弹的节奏感，在某些音符（例如两个相同音符）音插入一个时间单位的频率略有不一样的音符。

下面给出程序序清单，可直接在TD-III型学习机上演奏，对其它不一样型号的学习机，只需对应地改变一下地址即可。本程序演奏的是民歌“八月桂花遍地开”，C调，节奏为94拍/分。读者也能自行找出一首歌，给定的常数，将乐曲翻译成码表输入机器，而程序不变。本实验办法简便，即使不懂音乐的人，将一首陌生的曲子翻译成代码也是易事，和着机器的演奏学唱一首歌曲，其趣味无穷。

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3.3.3程序设计框图

程序开始 单片机开始初始化工作 LED显示 前面8盏彩灯亮，后面8盏彩灯点亮 LED显示 从端两到中间，再由中 间到两端亮 16只LED显示加载音乐程序喇叭发声

图3-5 程序设计框图

程序详细清单见附录1

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4 系统调试

在完成编写程序的编译和仿真之后，准备一台可以写AT89C52的编程器并于电脑主机硬件连接后即可对AT89C52芯片进行程序下载。然后，将写好程序的AT89C52单片机装入40脚IC座上，通电后即可调试和运行，由于电路对元件参数的要求不是很高，只要元件良好，参数基本都符合要求，焊接装配后即可正常工作。观察系统运行状态。 4.1硬件调试

对整个系统的硬件进行的检测。其检测的主要方向是电源是否供电、单片

机是否输出，电路中元器件的好坏、元器件是否有虚焊、电路的连接是否正确、数码管是否正常显示等。在设计完成以后，如果产品出现问题我们可以按照以下步骤进行检测。

第一步，检测电源。

方法：看电源指示灯是否点亮。亮，证明电源有供电。然后再用万用表检测电源电路的输出电压是否符合要求。

第二步，检测控制电路。

方法：我们可以用发光二极管来检测单片机有电平变化的脚，看单片机是否工作。

第三步，检测各部分电路的连接是否正确。

方法：首先使用观察法对整个电路进行仔细观察，然后对各部分电路工作情况进行检查，看是否有不工作的地方，最后对各部分电路连接接口进行检查。

第四步，检测元器件的好坏。

方法：主要用万用表对元器件进行检测。

第五步，检测刷新的频率。刷新频率范围从60Hz到600Hz,亮度适中的刷新频率。

方法：主要用示波器测试晶振电路的波形。

第六步，整个硬件电路的调试、检测。

方法：首先观察整个系统硬件是否完整；调试主要使用万用表、示波器、电烙铁、发光二极管等工具和电子仪器对电路进行检测。

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4.2软件调试

图4-1 程序调试

在软件调试过程中主要是对单片机程序进行调试，先在Ptoteus建立原理图，通过硬件调试过后，进行软件调试。在Ptoteus建立原理图，将程序通过WAVE6000软件进行编译、仿真结果显示没有错误确认可以实现以上功能。如果无误，将程序载入单片机运行，看是否能使整个电路正常工作，是否能达到要求的功能。通过WAVE6000软件对音乐彩灯控制指令的成功仿真，说明该程序能够满足系统要求，实现其功能。如图4-1所示。