蜂鸣器播放天空之城详细解析

这次疫情在家无聊，只能玩玩单片机，这里给点祝福吧（武汉加油，一切都会好起来的）

蜂鸣器是什么

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用电流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“ZZG”、“LB”、“JD”等）表示【来自百度百科官方介绍】

一般来说在我们实际运用中我们经常碰到两种，一种是有源蜂鸣器，另外一种是无源蜂鸣器。有源蜂鸣器：通俗的讲就是内部有振荡、驱动电路，加上电源就可以响，操作简单，频率固定只能发出单音；无源蜂鸣器：刚刚好与上面的有源蜂鸣器相反，内部无振荡、驱动电路，需要我们自己控制给它不同的频率来发生，不同的频率可以输出不同的声音，所以就能“唱歌”了；【以下图片来自与网络】

怎么通过蜂鸣器发出音符

笔者不咋精通音律，所以就上网查找了一波，音乐的演奏可以分为低音、中音、高音和超高音，这样再配合我们熟知的do rui mi fa so la xi ，我们可以输出28个声音。我们可以通过定时器中断来反转IO口的输出状态来得到想要的频率。音符频率的计算公式：T = 65536 - 1/Fr/2/MC T:定时器所需要的初值 Fr:各个音阶对应的频率 MC:一个机械周期的时间（即8051的对应的频率的倒数乘以12 其他MCU不一定是乘以12）

假设MCU主频为11.0592MHz，通过公式得T = 65536-10^6/(2*(12/11.0592)*262)=63777=0xF921，这样就可以设置定时器初值了，下面两个数组就是定时器初值的低位和高位。

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// 单片机晶振采用 11.0592MHz
// 频率- 半周期数据表 高八位 本软件共保存了四个八度的 28 个频率数据
code unsigned char FREQH[] = {0xF2, 0xF3, 0xF5, 0xF5, 0xF6, 0xF7, 0xF8,       // 低音 12345670xF9, 0xF9, 0xFA, 0xFA, 0xFB, 0xFB, 0xFC, 0xFC, // 中音1,2,3,4,5,6,7,i0xFC, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFE,             // 高音 2345670xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFF        // 超高音 1234567};
// 频率- 半周期数据表 低八位
code unsigned char FREQL[] = {0x42, 0xC1, 0x17, 0xB6, 0xD0, 0xD1, 0xB6,       // 低音 12345670x21, 0xE1, 0x8C, 0xD8, 0x68, 0xE9, 0x5B, 0x8F, // 中音1,2,3,4,5,6,7,i0xEE, 0x44, 0x6B, 0xB4, 0xF4, 0x2D,             // 高音 2345670x47, 0x77, 0xA2, 0xB6, 0xDA, 0xFA, 0x16        // 超高音 1234567};

但是有了音符还不够，我们还要有节拍，即音符之间的间隔，常用的节奏有2/4拍，3/4拍，4/4拍，比如2/4就是指以4分音符为1拍，每小节为2拍；4/4就是指以4分音符为1拍，每小节为4拍（天空之城就是这个），具体的延时时间和乐曲的BPM有关，这里我也没有深究，需要的可以凭借听感来调整，代码如下

//--------------------------------------
void delay(unsigned char t) // 延时程序，控制发音的时间长度
{unsigned char t1;unsigned long t2;for(t1 = 0; t1 < t; t1++) // 双重循环 , 共延时 t 个半拍for(t2 = 0; t2 < 8000; t2++); // 延时期间 , 可进入 T0 中断去发音TR0 = 0; // 关闭 T0, 停止发音
}

怎么把乐曲变成执行代码

天空之城是4/4，就是指以4分音符为1拍，每小节为4拍；

这样就可以看出第一个小节6和7是一拍，前面有3拍的空音，
我们用三个数来表示一个音符。前为第几个音、中为第几个八度、后为时长（以半拍为单位）。如下第一小节表示为：
0,0,2, 0,0,2, 0,0,2, 6,1,1, 7,1,1,
以此类推，看不懂是几拍看下这个：https://jingyan.baidu.com/article/0bc808fc9f0cf61bd485b9cf.html
天空之城的乐谱代码如下：

code unsigned char sszymmh[] = {0,0,2,  0,0,2,  0,0,2,  6,1,1,  7,1,1,1,2,3,  7,1,1,  1,2,2,  3,2,2,7,1,4,  0,2,2,  3,1,1,  3,1,1,    6,1,3,  5,1,1,  6,1,2,  1,2,2,5,1,4,  0,1,2,  3,1,2,  4,1,3,  3,1,1,  4,1,2,  1,2,2,3,1,3,  0,0,1,  1,2,1,  1,2,1,  1,2,1, 7,1,3,  4,1,1,  4,1,2,  7,1,2,7,1,4,  0,0,2,  6,1,1,  7,1,1, 1,2,3,  7,1,1,  1,2,2,  3,2,2, 7,1,4,  0,0,2,  3,1,1,  3,1,1,6,1,3,  5,1,1,  6,1,2,  1,2,2,5,1,4,  0,0,2,  2,1,1,  3,1,1,4,1,2,  1,2,1,  7,1,2,  1,2,3,2,2,1,  2,2,1,  3,2,1,  1,2,3,  0,0,2,1,2,1,  7,1,1,  6,1,1,  6,1,1,  7,1,2,  5,1,2,6,1,4,  0,0,2,  1,2,1,  2,2,1,3,2,3,  2,2,1,  3,2,2,  5,2,2,2,2,4,  0,0,2,  5,1,1,  5,1,1,1,2,3,  7,1,1,  1,2,2,  3,2,2,3,2,4,  0,0,2,  0,0,2,6,1,1,  7,1,1,  1,2,2,  7,1,2,  2,2,1,  2,2,1,1,2,3,  5,1,1,  5,1,3,  0,0,1,4,2,2,  3,2,2,  2,2,2,  1,2,2,3,2,4,  0,0,2,  3,2,2,6,2,4,  5,2,2,  5,2,2,3,2,1,  2,2,1,  1,2,4,  0,2,1,  1,2,1,2,2,2,  1,2,1,  2,2,1,  2,2,2,  5,2,2,3,2,4,  0,2,2,  3,2,2,6,2,4,  5,2,4,3,2,1,  2,2,1,  1,2,4,  0,0,1,  1,2,1,2,2,2,  1,2,1,  2,2,1,  2,2,2,  7,1,2,6,1,2,    };

完整代码如下

#include <STC89C5xRC.H>
#include <intrins.h>sbit   speaker = P1^7;
unsigned char timer0h, timer0l, time;//--------------------------------------
// 单片机晶振采用 11.0592MHz
// 频率- 半周期数据表 高八位 本软件共保存了四个八度的 28 个频率数据
code unsigned char FREQH[] = {0xF2, 0xF3, 0xF5, 0xF5, 0xF6, 0xF7, 0xF8,       // 低音 12345670xF9, 0xF9, 0xFA, 0xFA, 0xFB, 0xFB, 0xFC, 0xFC, // 中音1,2,3,4,5,6,7,i0xFC, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFE,             // 高音 2345670xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFF        // 超高音 1234567};
// 频率- 半周期数据表 低八位
code unsigned char FREQL[] = {0x42, 0xC1, 0x17, 0xB6, 0xD0, 0xD1, 0xB6,       // 低音 12345670x21, 0xE1, 0x8C, 0xD8, 0x68, 0xE9, 0x5B, 0x8F, // 中音1,2,3,4,5,6,7,i0xEE, 0x44, 0x6B, 0xB4, 0xF4, 0x2D,             // 高音 2345670x47, 0x77, 0xA2, 0xB6, 0xDA, 0xFA, 0x16        // 超高音 1234567};code unsigned char sszymmh[] = {0,0,2,  0,0,2,  0,0,2,  6,1,1,  7,1,1,1,2,3,  7,1,1,  1,2,2,  3,2,2,7,1,4,  0,2,2,  3,1,1,  3,1,1,    6,1,3,  5,1,1,  6,1,2,  1,2,2,5,1,4,  0,1,2,  3,1,2,  4,1,3,  3,1,1,  4,1,2,  1,2,2,3,1,3,  0,0,1,  1,2,1,  1,2,1,  1,2,1, 7,1,3,  4,1,1,  4,1,2,  7,1,2,7,1,4,  0,0,2,  6,1,1,  7,1,1, 1,2,3,  7,1,1,  1,2,2,  3,2,2, 7,1,4,  0,0,2,  3,1,1,  3,1,1,6,1,3,  5,1,1,  6,1,2,  1,2,2,5,1,4,  0,0,2,  2,1,1,  3,1,1,4,1,2,  1,2,1,  7,1,2,  1,2,3,2,2,1,  2,2,1,  3,2,1,  1,2,3,  0,0,2,1,2,1,  7,1,1,  6,1,1,  6,1,1,  7,1,2,  5,1,2,6,1,4,  0,0,2,  1,2,1,  2,2,1,3,2,3,  2,2,1,  3,2,2,  5,2,2,2,2,4,  0,0,2,  5,1,1,  5,1,1,1,2,3,  7,1,1,  1,2,2,  3,2,2,3,2,4,  0,0,2,  0,0,2,6,1,1,  7,1,1,  1,2,2,  7,1,2,  2,2,1,  2,2,1,1,2,3,  5,1,1,  5,1,3,  0,0,1,4,2,2,  3,2,2,  2,2,2,  1,2,2,3,2,4,  0,0,2,  3,2,2,6,2,4,  5,2,2,  5,2,2,3,2,1,  2,2,1,  1,2,4,  0,2,1,  1,2,1,2,2,2,  1,2,1,  2,2,1,  2,2,2,  5,2,2,3,2,4,  0,2,2,  3,2,2,6,2,4,  5,2,4,3,2,1,  2,2,1,  1,2,4,  0,0,1,  1,2,1,2,2,2,  1,2,1,  2,2,1,  2,2,2,  7,1,2,6,1,2,    };void t0int() interrupt 1 //T0 中断程序，控制发音的音调
{TR0 = 0; // 先关闭 T0speaker = !speaker; // 输出方波 , 发音TH0 = timer0h; // 下次的中断时间 , 这个时间 , 控制音调高低TL0 = timer0l;TR0 = 1; // 启动 T0
}
//--------------------------------------
void delay(unsigned char t) // 延时程序，控制发音的时间长度
{unsigned char t1;unsigned long t2;for(t1 = 0; t1 < t; t1++) // 双重循环 , 共延时 t 个半拍for(t2 = 0; t2 < 8000; t2++); // 延时期间 , 可进入 T0 中断去发音TR0 = 0; // 关闭 T0, 停止发音
}
//--------------------------------------
void song() // 演奏一个音符
{TH0 = timer0h; // 控制音调TL0 = timer0l;TR0 = 1; // 启动 T0, 由 T0输出方波去发音delay(time); // 控制时间长度
}
//--------------------------------------
void main(void)
{unsigned char k, i;TMOD = 1; // 置 T0 定时工作方式 1ET0 = 1; // 开 T0 中断EA = 1; // 开 CPU中断while(1) {i = 0;time = 1;while(time) {k = sszymmh[i] + 7 * sszymmh[i + 1] - 1;// 第 i 个是音符 , 第 i+1 个是第几个八度timer0h = FREQH[k]; // 从数据表中读出频率数值timer0l = FREQL[k]; // 实际上 , 是定时的时间长度time = sszymmh[i + 2]; // 读出时间长度数值i += 3;song(); // 发出一个音符} }
}

以上就是全部内容了，笔者也是借鉴其他大佬的，有不对的地方欢迎指出（侵删）
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链接2：https://blog.csdn.net/shy_0001/article/details/78513544