51单片机STC89C52RC——11.1 蜂鸣器播放音乐

目的/效果

一，STC单片机模块

二，蜂鸣器

2.1 介绍

2.2 板子位置+电路图

2.3 发声原理

2.4 音符和频率

三，创建Keil项目

四，代码

4.1 乐谱代码

4.1.1 《义勇军进行曲》

4.1.2 《天空之城》

4.1.3 《小美满》

4.1.4 《兰花草》

4.1.5 《救护车》

4.1.6 《消防车》

乐谱待优化点

4.2 蜂鸣器播放的音乐代码

五，代码编译、下载到51单片机

目的/效果

1：让蜂鸣器响起来

2：蜂鸣器播放音乐（《义勇军进行曲》《天空之城》《小美满》《兰花草》等）

一，STC单片机模块

二，蜂鸣器

2.1 介绍

蜂鸣器是一种将电信号转换为声音信号的器件，常用来产生设备的按键音、报警音等提示信号

蜂鸣器按驱动方式可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。

有源蜂鸣器：内部自带振荡源，将正负极接上直流电压即可持续发声，频率固定。

无源蜂鸣器：内部不带振荡源，需要控制器提供振荡脉冲才可发声，调整提供振荡脉冲的频率，可发出不同频率的声音。（本节内容全部基于无源蜂鸣器）

2.2 板子位置+电路图

2.3 发声原理

翻转蜂鸣器的IO口，

    while(1){
        P2_5=!P2_5;//翻转蜂鸣器端口
    }

上面这段代码执行时，可能听不到声音。

根据人耳朵的听力范围20-20000Hz

那么我们延时周期时长范围为

12000000/12/20000=50us,（最高频率时间间隔）

12000000/12/20=50000us=50ms （最低频率时间间隔）


/**
 * 函    数：主函数
 * 参    数：无
 * 返 回 值：无
 */
void main()
{
	while(1){
		Delay_ms(2);//延时2毫秒【1秒钟翻转500次，相当于500Hz】
		P2_5=!P2_5;//翻转蜂鸣器端口
	}
}

2.4 音符和频率

标准的A的频率为440（每秒440次），相邻两个半音之间的比值是 $\sqrt[12]{2}$ ，所以我们根据标准音去计算其他音的频率，如下表

音符	频率/Hz（计算值，保留小数）	频率/Hz（每秒震动次数取整）
低音1	411.5292003	412
低音1#	436	436
低音2	412.4730746	412
低音2#	437	437
低音3	413.416949	413
低音4	438	438
低音4#	414.3608233	414
低音5	439	439
低音5#	415.3046976	415
低音6（标准）	440	440
低音6#	466.1637615	466
低音7	493.8833013	494
中音1	523.2511306	523
中音1#	554.365262	554
中音2	587.3295358	587
中音2#	622.2539674	622
中音3	659.2551138	659
中音4	698.4564629	698
中音4#	739.9888454	740
中音5	783.990872	784
中音5#	830.6093952	831
中音6	880	880
中音6#	932.327523	932
中音7	987.7666025	988
高音1	1046.502261	1047
高音1#	1108.730524	1109
高音2	1174.659072	1175
高音2#	1244.507935	1245
高音3	1318.510228	1319
高音4	1396.912926	1397
高音4#	1479.977691	1480
高音5	1567.981744	1568
高音5#	1661.21879	1661
高音6	1760	1760
高音6#	1864.655046	1865
高音7	1975.533205	1976

有了上面的频率（震动次数）我们再通过系统中断来翻转蜂鸣器.每秒翻转对应次数蜂鸣器就能发出对应频率的声音。

再利用晶振频率计算器单个震动的周时长

单个周期时长=晶振周期/12时钟周期/频率

比如标准音A 所耗周期时长12000000/12/440=2272，由于蜂鸣器电频翻转只需要一半，所以还需要将周期减半1136。再利用定时器溢出发生中断，计算定时器的重转值。重装值=65536-周期时长65536-1136=64400 其他如下表

音符	频率/Hz（计算值，保留小数）	频率/Hz（每秒震动次数取整）	周期时长/us	周期/2 us	周期取整	定时器重装值
低音1	261.6255653	262	3816.793893	1908.396947	1908	63628
低音1#	277.182631	277	3610.108303	1805.054152	1805	63731
低音2	293.6647679	294	3401.360544	1700.680272	1701	63835
低音2#	311.1269837	311	3215.434084	1607.717042	1608	63928
低音3	329.6275569	330	3030.30303	1515.151515	1515	64021
低音4	349.2282314	349	2865.329513	1432.664756	1433	64103
低音4#	369.9944227	370	2702.702703	1351.351351	1351	64185
低音5	391.995436	392	2551.020408	1275.510204	1276	64260
低音5#	415.3046976	415	2409.638554	1204.819277	1205	64331
低音6（标准）	440	440	2272.727273	1136.363636	1136	64400
低音6#	466.1637615	466	2145.922747	1072.961373	1073	64463
低音7	493.8833013	494	2024.291498	1012.145749	1012	64524
中音1	523.2511306	523	1912.045889	956.0229446	956	64580
中音1#	554.365262	554	1805.054152	902.5270758	903	64633
中音2	587.3295358	587	1703.577513	851.7887564	852	64684
中音2#	622.2539674	622	1607.717042	803.8585209	804	64732
中音3	659.2551138	659	1517.450683	758.7253414	759	64777
中音4	698.4564629	698	1432.664756	716.3323782	716	64820
中音4#	739.9888454	740	1351.351351	675.6756757	676	64860
中音5	783.990872	784	1275.510204	637.755102	638	64898
中音5#	830.6093952	831	1203.369434	601.6847172	602	64934
中音6	880	880	1136.363636	568.1818182	568	64968
中音6#	932.327523	932	1072.961373	536.4806867	536	65000
中音7	987.7666025	988	1012.145749	506.0728745	506	65030
高音1	1046.502261	1047	955.1098376	477.5549188	478	65058
高音1#	1108.730524	1109	901.7132552	450.8566276	451	65085
高音2	1174.659072	1175	851.0638298	425.5319149	426	65110
高音2#	1244.507935	1245	803.2128514	401.6064257	402	65134
高音3	1318.510228	1319	758.1501137	379.0750569	379	65157
高音4	1396.912926	1397	715.8196135	357.9098067	358	65178
高音4#	1479.977691	1480	675.6756757	337.8378378	338	65198
高音5	1567.981744	1568	637.755102	318.877551	319	65217
高音5#	1661.21879	1661	602.0469597	301.0234798	301	65235
高音6	1760	1760	568.1818182	284.0909091	284	65252
高音6#	1864.655046	1865	536.1930295	268.0965147	268	65268
高音7	1975.533205	1976	506.0728745	253.0364372	253	65283

所以我们这里要定义音符对应中断初始值


//索引与频率对照表
unsigned int FreqTable[]={
	0,//占位休止符
	63628,63731,63835,63928,64021,64103,64185,64260,64331,64400,64463,64528,
	64580,64633,64684,64732,64777,64820,64860,64898,64934,64968,65000,65030,
	65058,65085,65110,65134,65157,65178,65198,65217,65235,65252,65268,65283,
};

再将对应音符和索引定义好。


//音符与索引对应表，P：休止符，L：低音，M：中音，H：高音，下划线：升半音符号#
#define P	0
#define L1	1
#define L1_	2
#define L2	3
#define L2_	4
#define L3	5
#define L4	6
#define L4_	7
#define L5	8
#define L5_	9
#define L6	10
#define L6_	11
#define L7	12
#define M1	13
#define M1_	14
#define M2	15
#define M2_	16
#define M3	17
#define M4	18
#define M4_	19
#define M5	20
#define M5_	21
#define M6	22
#define M6_	23
#define M7	24
#define H1	25
#define H1_	26
#define H2	27
#define H2_	28
#define H3	29
#define H4	30
#define H4_	31
#define H5	32
#define H5_	33
#define H6	34
#define H6_	35
#define H7	36

三，创建Keil项目

详细参考：51单片机STC89C52RC——创建Keil项目-CSDN博客

四，代码

4.1 乐谱代码

4.1.1 《义勇军进行曲》


//《义勇军进行曲》乐谱 //最短是 16分音符=1
unsigned char Music_GuoGe[]={
	//音符,时值,
  M1,2+1,
  M3,1,
  M5,2,
  M5,2,
  
  M6,4,
  M5,4,
  
  M3,2+1,
  M1,1,
  M5,1,
  M5,1,
  M5,1,
  
  M3,4,
  M1,4,
  
  L5,1,
  L5,1,
  L5,1,
  L5,1,
  L5,1,
  L5,1,
  
  M1,4,
  P,2,
  L5,2,
  
  M1,4+2,
  M1,2,
  
  M1,2+1,
  M1,2,
  
  L5,2,
  L6,1,
  L7,1,
  
  M1,4,
  M1,4,
  
  P,4,
  M3,4,
  
  M1,2,
  M2,1,
  M3,1,
  
  M5,4,
  M5,4,
  
  M3,2+1,
  M3,1,
  
  M1,2,
  M3,2+1,
  
  M5,2,
  M3,2+1,
  M2,4+4,
  
  M6,4,
  M5,4,
  
  M2,4,
  M3,4,
  
  M5,2,
  M3,2,
  P,2,
  M5,2,
  
  M3,2,
  M2,1,
  M3,1,
  M1,4,
  
  M3,4,
  P,4,
  
  L5,2+1,
  L6,1,
  M1,2,
  M1,2,
  
  M3,2+1,
  M3,1,
  M5,2,
  M5,2,
  
  M2,2,
  M2,1,
  M2,1,
  L6,4,
  
  M2,4+2,
  L5,2,
  
  M1,4+2,
  M1,2,
  
  M3,4+2,
  M3,2,
  
  M5,4+4,
  
  M1,2+1,
  M3,1,
  M5,2,
  M5,2,
  
  M6,4,
  M5,4,
  
  M3,2+1,
  M1,  1,
  M5,1,
  M5,1,
  M5,1,
  
  M3,2,
  P,2,  
  M1,2,
  P,2,
  
  L5,4,
  M1,4,
  
  
  M3,2+1,
  M1,  1,
  M5,1,
  M5,1,
  M5,1,
  
  M3,2,
  P,2,  
  M1,2,
  P,2,
  
  L5,4,
  M1,4,
  
  L5,4,
  M1,4,
  
  L5,4,
  M1,4,
  
  M1,4,
  P,4,
  
  P,4,
  P,4,
  P,4,
  P,4,
  0xFF	//终止标志
};

4.1.2 《天空之城》


//《天空之城》乐谱
unsigned char code Music_CastleSky[]={
	//音符,时值,
	
	//1
	P,	4,
	P,	4,
	P,	4,
	M6,	2,
	M7,	2,
	
	H1,	4+2,
	M7,	2,
	H1,	4,
	H3,	4,
	
	M7,	4+4+4,
	M3,	2,
	M3,	2,
	
	//2
	M6,	4+2,
	M5,	2,
	M6, 4,
	H1,	4,
	
	M5,	4+4+4,
	M3,	4,
	
	M4,	4+2,
	M3,	2,
	M4,	4,
	H1,	4,
	
	//3
	M3,	4+4,
	P,	2,
	H1,	2,
	H1,	2,
	H1,	2,
	
	M7,	4+2,
	M4_,2,
	M4_,4,
	M7,	4,
	
	M7,	8,
	P,	4,
	M6,	2,
	M7,	2,
	
	//4
	H1,	4+2,
	M7,	2,
	H1,	4,
	H3,	4,
	
	M7,	4+4+4,
	M3,	2,
	M3,	2,
	
	M6,	4+2,
	M5,	2,
	M6, 4,
	H1,	4,
	
	//5
	M5,	4+4+4,
	M2,	2,
	M3,	2,
	
	M4,	4,
	H1,	2,
	M7,	2+2,
	H1,	2+4,
	
	H2,	2,
	H2,	2,
	H3,	2,
	H1,	2+4+4,
	
	//6
	H1,	2,
	M7,	2,
	M6,	2,
	M6,	2,
	M7,	4,
	M5_,4,
	
	
	M6,	4+4+4,
	H1,	2,
	H2,	2,
	
	H3,	4+2,
	H2,	2,
	H3,	4,
	H5,	4,
	
	//7
	H2,	4+4+4,
	M5,	2,
	M5,	2,
	
	H1,	4+2,
	M7,	2,
	H1,	4,
	H3,	4,
	
	H3,	4+4+4+4,
	
	//8
	M6,	2,
	M7,	2,
	H1,	4,
	M7,	4,
	H2,	2,
	H2,	2,
	
	H1,	4+2,
	M5,	2+4+4,
	
	H4,	4,
	H3,	4,
	H3,	4,
	H1,	4,
	
	//9
	H3,	4+4+4,
	H3,	4,
	
	H6,	4+4,
	H5,	4,
	H5,	4,
	
	H3,	2,
	H2,	2,
	H1,	4+4,
	P,	2,
	H1,	2,
	
	//10
	H2,	4,
	H1,	2,
	H2,	2,
	H2,	4,
	H5,	4,
	
	H3,	4+4+4,
	H3,	4,
	
	H6,	4+4,
	H5,	4+4,
	
	//11
	H3,	2,
	H2,	2,
	H1,	4+4,
	P,	2,
	H1,	2,
	
	H2,	4,
	H1,	2,
	H2,	2+4,
	M7,	4,
	
	M6,	4+4+4,
	P,	4,
	
	P,	4,
	P,	4,
	P,	4,
	P,	4,
	P,	4,
	0xFF	//终止标志
};

4.1.3 《小美满》节选


//《小美满》乐谱
unsigned char code Music_XMM[]={
	//音符,时值,
	
	//
	P,2,
	M5,2,
	H1,2,
	H3,2,
	
	H5,4,
	H5,1,
	H6,1,
	H5,1,
	H6,1,

	H5,2,
	H3,2,
	H2,2,
	H1,2,
	
	H3,4,
	H5,1,
	H6,1,
	H5,1,
	H6,1,

	
	H5,4,
	H6,2,
	H5,2,
	H1,4,
	
	
	H6,2,
	H5,2,
	H1,4,
	
	M6,2,
	H1,2,
	
	
	H4,1,
	H5,1,
	H5,1,
	H5,1,
	H5,2,
	H1,2,
	
	H1,4,
	M7,4,
	
	H1,8,
	
	H5,2,
	H5,1,
	H5,1,
	H3,2,
	HH1,2,
	
	H5,4,
	
	H1,1,
	H6,1,
	H6,1,
	H6,1,
	H6,2,
	H5,2,
	
	H3,8,
	H1,1,
	H1,1,
	H1,1,
	M7,1,
	H1,2,
	H2,2,
	H3,2,
	H6,1,
	H5,1,
	H5,3,
	M6,1,
	
	H1,1,
	H1,1,
	H1,1,
	H1,1,
	H1,2,
	
	H5,1,
	H3,1,
	H2,8,
	
	H5,1,
	H5,3,
	H5,1,
	H3,2,
	HH1,2,
	H5,8,
	
	H1,1,
	H6,1,
	H6,1,
	H6,1,
	H6,2,
	H5,2,
	H3,4,
	H3,3,
	M6,1,
	
	H1,1,
	H1,1,
	H1,1,
	M7,1,
	H1,2,
	H2,2,
	H3,2,
	H6,1,
	H5,1,
	H5,4,
	
	
	H1,1,
	H1,1,
	H1,1,
	H1,1,
	H1,2,
	M7,2,
	H1,1,
	H6,1,
	H5,1,
	H6,1,
	H5,2,
	H2,2,
	
	H3,4,
	H3,1,
	H2,1,
	H1,2,
	H2,1,
	H2,1,
	H2,1,
	H2,1,
	H2,2,
	H1,2,
	H3,4,
	P,	4,
	P,	4,
	P,	4,
	P,	4,
	0xFF	//终止标志
};

4.1.4 《兰花草》


//《兰花草》
unsigned char code Music_LHC[]=
{
	L6,2,
	M3,2,
	M3,2,
	M3,2,
	M3,4,
	M3,2,
	M2,2,
	
	M1,2,
	M1,1,
	M2,1,
	M1,2,
	L7,2,
	L6,4,
	
	M6,2,
	M6,2,
	M6,2,
	M6,2,
	M6,4,
	M6,2,
	M5,2,

	M3,2,
	M5,2,
	M5,2,
	M4_,2,
	M3,8,

	M3,2,
	M6,2,
	M6,2,
	M5,2,
	M3,4,
	M3,2,
	M2,2,

	M1,2,
	M2,2,
	M1,2,
	L7,2,
	L6,4,
	L3,4,

	L3,2,
	M1,2,
	M1,2,
	L7,2,
	L6,4,
	L6,2,
	M3,2,
	M2,2,
	M2,1,
	M1,1,
	L7,2,
	L5,2,
	L6,8,
	
	P,4,
	P,4,
	P,4,
	P,4,
	0xff//结束
};

4.1.5 《救护车》



//救护车
unsigned char Music_Ambulance[]={
  H3,4,
  H1,4,
  0xFF	//终止标志
};

4.1.6 《消防车》


//消防车
unsigned char Music_FireTruck[]={
  H5,4,
  H7,4,
  0xFF	//终止标志
};

乐谱待优化点

1：由于这里设备内存限制，不可能将以上所有乐谱编译。

2：乐谱的音符和拍子的长短没能进行较为好的对象化编程，可以考虑｛音符、时值｝的代码模式进行再次封装。且节拍时值最好能固定，4分音符时值设置为T，其他时值根据这个做调整。比如下表

音符	写法	时长值	时长值
全音符	1---	4T	四拍
二分音符	1--	2T	二拍
四分音符	1	T	一拍
八分音符	1	T/2	半拍
十六分音符	以此类推	T/4	四分之一拍

要精确最好能将一个乐谱的最小时值设为T，或者将T设置为2的n次幂的数字，这样在做T/n时没有余数更为准确。

3：乐谱没有考虑到和弦

4.2 蜂鸣器播放的音乐代码

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "Timer0.h"

//蜂鸣器端口定义
sbit Buzzer=P2^5;

//播放速度，值为四分音符的时长(ms)
#define SPEED	500

//音符与索引对应表，P：休止符，L：低音，M：中音，H：高音，下划线：升半音符号#
#define P	0
#define L1	1
#define L1_	2
#define L2	3
#define L2_	4
#define L3	5
#define L4	6
#define L4_	7
#define L5	8
#define L5_	9
#define L6	10
#define L6_	11
#define L7	12
#define M1	13
#define M1_	14
#define M2	15
#define M2_	16
#define M3	17
#define M4	18
#define M4_	19
#define M5	20
#define M5_	21
#define M6	22
#define M6_	23
#define M7	24
#define H1	25
#define H1_	26
#define H2	27
#define H2_	28
#define H3	29
#define H4	30
#define H4_	31
#define H5	32
#define H5_	33
#define H6	34
#define H6_	35
#define H7	36

//索引与频率对照表
unsigned int FreqTable[]={
	0,
	63628,63731,63835,63928,64021,64103,64185,64260,64331,64400,64463,64528,
	64580,64633,64684,64732,64777,64820,64860,64898,64934,64968,65000,65030,
	65058,65085,65110,65134,65157,65178,65198,65217,65235,65252,65268,65283,
};

// 乐谱
unsigned char code Music[]=
{
	/*这里是乐谱的内容*/
	P,4,
	P,4,
	P,4,
	P,4,
	0xff//结束
};

unsigned char FreqSelect,MusicSelect;

void main()
{ 
	Timer0Init();
	while(1)
	{
		if(Music[MusicSelect]!=0xFF)	//如果不是停止标志位
		{
			FreqSelect=Music_LHC[MusicSelect];	//选择音符对应的频率
			MusicSelect++;
			Delay_ms(SPEED/4*Music[MusicSelect]);	//选择音符对应的时值
			MusicSelect++;
			TR0=0;
			Delay_ms(5);	//音符间短暂停顿
			TR0=1;
		}
		else	//如果是停止标志位
		{
			TR0=0;
			while(1);
		}
	}
}

void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	if(FreqTable[FreqSelect])	//如果不是休止符
	{
		/*取对应频率值的重装载值到定时器*/
		TL0 = FreqTable[FreqSelect]%256;		//设置定时初值
		TH0 = FreqTable[FreqSelect]/256;		//设置定时初值
		Buzzer=!Buzzer;	//翻转蜂鸣器IO口
	}
}

注意：

1：这里面注意Music这个数组变量就是上面对应的乐谱代码的变量。如果设备内存允许你可以将以上曲目全部放入内存，用按钮动态设置切换上面的曲目(上一曲、下一曲、暂停/继续)

2：SPEED可以根据实际情况调整快慢（甚至可以做成按钮去控制播放速度）