2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

    為了今后能夠在線升級(jí)用戶應(yīng)用程序，采用帶ISP接口的單片機(jī)AT89S52為核心構(gòu)成樂(lè)曲編輯發(fā)生器。AT89S52具有快速8051內(nèi)核、8 KB FlashE2PROM、256 B IDATA RAM，完全符合運(yùn)行RTX51Tiny的硬件要求。筆者已研制了AT89S51／52的目標(biāo)程序PC機(jī)下載軟件，無(wú)需編程器即可完成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

    為了設(shè)計(jì)編輯任意樂(lè)曲的人機(jī)界面，采用4×4矩陣鍵盤作為系統(tǒng)的輸入設(shè)備，采用點(diǎn)陣式液晶顯示模塊TC1602A作為系統(tǒng)的輸出設(shè)備。為了存儲(chǔ)和讀出任意樂(lè)曲，采用帶I2C串行接口的E2PROM存儲(chǔ)器AT24C02。為了放大單片機(jī)AT89S52產(chǎn)生的樂(lè)曲聲音，采用了功率放大器LM386。系統(tǒng)硬件電路原理圖如圖1所示。

3 樂(lè)曲編輯和播放的軟件實(shí)現(xiàn)

3.1 單片機(jī)產(chǎn)生音頻矩形脈沖的方法

    利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器T1并使其工作在定時(shí)器工作方式1(16 bit定時(shí))，改變T1的計(jì)數(shù)初值，就可以在單片機(jī)的I／O引腳端產(chǎn)生不同頻率的音頻矩形脈沖。

    例如，音頻矩形脈沖信號(hào)的頻率為523 Hz，則其周期T=1／523=1912μs，因此，只要讓計(jì)數(shù)器定時(shí)1912μs÷2=956μs，當(dāng)定時(shí)956μs到的時(shí)候，將AT89S52的樂(lè)曲輸出引腳P3.7反相，就可得到中音DO(523 Hz)。

    單片機(jī)定時(shí)器計(jì)數(shù)初值T與單片機(jī)內(nèi)部機(jī)器周期信號(hào)頻率Fi和音頻矩形脈沖信號(hào)頻率Fr的關(guān)系如下。

為了敘述方便，不妨把定時(shí)器計(jì)數(shù)初值T稱為簡(jiǎn)譜碼。

3.2 樂(lè)曲的音調(diào)表示方法

    單片機(jī)播放樂(lè)曲的過(guò)程，主要是用單片機(jī)來(lái)識(shí)別所編輯的樂(lè)曲并播放出來(lái)。單片機(jī)需要識(shí)別樂(lè)曲中的音調(diào)和音長(zhǎng)(音長(zhǎng)亦稱為節(jié)拍)，本設(shè)計(jì)用字母A～Z來(lái)代表樂(lè)曲的各個(gè)音調(diào)。數(shù)字0作為音調(diào)的結(jié)束標(biāo)志，如表1所示。

3.3 樂(lè)曲編輯的軟件實(shí)現(xiàn)方法

    在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，已將按鍵處理作為一個(gè)任務(wù)即“按鍵處理任務(wù)”，它的主要功能是編輯樂(lè)曲?！鞍存I處理任務(wù)”的執(zhí)行需要“鍵盤掃描任務(wù)”向它發(fā)送信號(hào)來(lái)觸發(fā)執(zhí)行?！鞍存I處理任務(wù)”的C51源程序如下。

3.4 樂(lè)曲播放的軟件實(shí)現(xiàn)方法

    在設(shè)計(jì)“播放任務(wù)”程序時(shí)，利用AT89S52內(nèi)部的定時(shí)器T1定時(shí)溢出中斷來(lái)產(chǎn)生音調(diào)的頻率，并利用RTX51操作系統(tǒng)的os_wait2(K_TMO,ticks)函數(shù)來(lái)產(chǎn)生音長(zhǎng)?！安シ湃蝿?wù)”的C51源程序如下：

3.5 系統(tǒng)軟件流程

    根據(jù)對(duì)系統(tǒng)功能的分析，把系統(tǒng)軟件分解為5個(gè)任務(wù)，具體如下：

    任務(wù)0：系統(tǒng)初始化任務(wù)，包括TC1602A的初始化、定時(shí)器T1的初始化、中斷初始化。在啟動(dòng)任務(wù)1～任務(wù)4后，自動(dòng)刪除任務(wù)0，使得任務(wù)0只在系統(tǒng)上電復(fù)位時(shí)執(zhí)行一次。

    任務(wù)1：鍵盤掃描任務(wù)。每隔50 ms執(zhí)行1次，掃描所得的鍵值存于全局變量keycode，然后向“按鍵處理任務(wù)”發(fā)信號(hào)。

    任務(wù)2：按鍵處理任務(wù)。等待信號(hào)，根據(jù)鍵值keycode完成相應(yīng)處理，實(shí)現(xiàn)的功能包括樂(lè)曲的編輯、樂(lè)曲的保存和讀取等。

    任務(wù)3：播放任務(wù)。等待信號(hào)，按照音調(diào)和音長(zhǎng)播放樂(lè)曲。

    任務(wù)4：顯示刷新任務(wù)。根據(jù)光標(biāo)指針變量的值在液晶屏上顯示樂(lè)曲數(shù)據(jù)(音調(diào)和音長(zhǎng))。

    系統(tǒng)軟件流程圖如圖2所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

    本文給出了以單片機(jī)AT89S52為核心構(gòu)成的任意樂(lè)曲編輯發(fā)生器，具有硬件電路簡(jiǎn)單、操作界面友好、使用方便的特點(diǎn)。該系統(tǒng)已投入運(yùn)行，播放出來(lái)的樂(lè)曲效果良好，音調(diào)和節(jié)拍都由單片機(jī)控制得相當(dāng)準(zhǔn)確。