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,。而采用單片機播放音樂則能克服這一缺點,，其播放的內(nèi)容以及歌曲的數(shù)量都可以隨時修改。同時,，使用軟件Proteus在產(chǎn)品開發(fā)的初期對設(shè)計進(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，要實踐起來可能會碰到一些問題,。為此,，本文通過Proteus軟件對用AT89S52單片機播放音樂進(jìn)行了仿真，指出了實際制作過程中需要注意的地方,。
    1 硬件電路設(shè)計
    1．1 仿真軟件Proteus簡介
    Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng),，可仿真各種電路和IC，它支持單片機且元件庫齊全,，使用方便,，是不可多得的專業(yè)單片機軟件仿真系統(tǒng)。目前可支持的單片機類型有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
    圖1所示是單片機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所示才是單片機音樂播放器的實際制作電路,。與圖1相比,，實
    際電路多了兩個部分：一是單片機左邊最小系統(tǒng)所需的電路部分，而仿真軟件中則將這些省略了,；另一個是單片機右邊多了一個三極管,。之所以要加這個三極管，主要是為了放大蜂鳴器的驅(qū)動電流,，而仿真軟件里面所有的元件都是理想元件,，所以,，仿真能實現(xiàn)的效果，實際做出來往往沒有效果,。因此,，要想在實際中實現(xiàn)滿意的效果還要憑借硬件經(jīng)驗進(jìn)行反復(fù)的摸索和嘗試。

           
    2 軟件設(shè)計
    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，在單片機的I／O口接上喇叭就能發(fā)出聲音,。然后利用延時程序控制矩形波的高,、低電平持續(xù)時間，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,，就可以實現(xiàn)單片機對音樂的演奏,。
    2．2 音調(diào)和節(jié)拍編碼
    單片機奏樂只需弄清楚兩個概念，也就是“音調(diào)”和“節(jié)拍”,。音調(diào)表示一個音符唱多高的頻率,，節(jié)拍表示一個音符唱多長的時間。
    由于各個音調(diào)對應(yīng)的頻率是已知的,，因此,，播放音樂時，應(yīng)對樂曲中出現(xiàn)的音調(diào)進(jìn)行編碼,，并找出單片機播放這些音調(diào)所對應(yīng)的定時初值,。表1所列是音調(diào)編碼與定時器的初值表，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,。單片機上對應(yīng)蜂鳴器的I／O口來回取反的時間應(yīng)為：t=T／2=2272／2=1136μs。單片機奏樂時,，其定時器為工作方式1,，若以振蕩器的十二分頻信號為計數(shù)脈沖，如果單片機晶振為12MHz,，則1μs計數(shù)一次,。所以，對于“低6”,，其定時器的初值應(yīng)該是：216-1136=64400,。
    對節(jié)拍的控制可通過延時程序來實現(xiàn),。表2所列是節(jié)拍編碼表,。若以1拍的時長為400ms為例,，1／2拍的時長為200ms，1／4拍的時長為100ms,。首先,，這樣，確定一個基本時長的延時程序,，比如以100ms為基本延時時間,，那么，1／4拍可以調(diào)用一次延時程序,，1／2拍需調(diào)用二次延時程序,，1拍需調(diào)用四次延時程序，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8位的簡碼表示,。比如“生日快樂歌”的第一個簡碼是“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所示是單片機播放音樂的程序流程圖,，本文使用的是定時器0,，音調(diào)的高低由定時器來控制P3．7并按一定頻率取反實現(xiàn)，節(jié)拍的長短由延時程序控制,。流程圖中的“TABLE”是由表1中的定時初值組成的,。

         

  
 
         


    3 結(jié)束語
    本文通過Proteus ISIS對單片機音樂播放器進(jìn)行了仿真，并在仿真的基礎(chǔ)上制作了一個音樂播放器實物,，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,。