其实原理很简单，就是控制单片机的某个引脚，输出一定频率的方波信号，而输出方波信号的方法，是最基础的，最简单的编程了，用定时器定时，根据信号频率算出信号周期，然后计算出定时的时间。那单片机演奏歌曲的程序，也是同样的原理，只是事先根据歌曲的简谱查出每个音阶的信号频率，再根据各音阶频率计算出定时器的初值。演奏时，按简谱的各音阶顺序输出不同的频率的信号就行了。
下表是音阶与频率对应关系表，给出常用音阶对应的定时常数。
//绝对调试通过，AVR-GCC，mega16，带数码显示，单键开关多功能控制#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <tone.h>
#include <avr/pgmspace.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define key_input PINA
#define pgm16(A) ((typeof(A))pgm_read_word(&(A)))
const unsigned char seg_code[] ={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E,0x7f,0x3f}
const uint music[] PROGMEM={M3,F2,M5,B1,M3,F4,M2,F4,M1,B2,L6,F2,M1,F2,MM,M1,F2,L6,F2,L5,B2, L6,F2,M1,B1,MM,M1,F2,L6,F2,M6,F2,L5,F2,M3,F2,M2,F2,MM,M2,F4,M1,F4,L6,F2,M3,F2,M2,B2,
M3,F2,MM,M3,F2,MM,M3,F2,M2,F2,M1,B2,L6,F2,M1,F2,L7,F2,L5,F2,L6,B2, L5,F2,L6,F2,MM,L6,F2,L5,F2,M6,F2,M5,F2,MM,M5,F2,M3,F2,M2,F2,MM,M2,F4,M3,F4,M3,F2,M2,F2,M1,B2,
M6,F2,H1,B1,M6,F2,H2,F2,H1,F2,MM,H1,F2,M6,F2,MM,M6,F2,M5,F2,MM,M5,F2,M3,F2,M5,B2, M6,F2,H1,B1,M6,F2,H2,F2,H1,F2,MM,H1,F2,M6,F2,M5,F2,MM,M5,F2,MM,M5,F2,M3,F2,M2,B2,
M3,B1,MM,M3,F2,M5,F2,M6,F2,M5,F2,MM,M5,F2,M3,F2,MM,M3,F2,M2,F2,MM,M2,F2,M1,F2,L6,B2, L5,F2,M5,F4,MM,M5,F4,MM,M5,F2,M6,F2,M5,F2,M3,F2,M2,F2,M3,F2,MM,M3,F2,M2,B1,L6,F2,M1,B2,
M6,F2,H1,B1,M6,F2,H2,F2,H1,B1,M6,F2,MM,M6,F2,M5,F2,MM,M5,F2,M3,F2,M5,B2,M6,F2,H1,B1,M6,F2,H2,F2,H1,B1,M6,F2,
M5,F2,MM,M5,F2,MM,M5,F2,M3,F2,M2,B2,MM,M2,F2,MM,M2,F4,M1,F4,M2,F2,M3,F2,M5,F2,MM,M5,F2,MM,M5,F2,M3,F2,M2,F2,MM,M2,F4,M3,F4,M2,F2,M1,F2,L6,B2,
L5,F2,M5,F4,MM,M4,F4,MM,M5,F2,M6,F2,M5,F2,M3,F2,M2,F2,M2,F4,M3,F4,MM,M3,F2,M2,B1,L6,F2,M1,B3,0XFF,0XFF}
//因为两个相同的音符之间无停顿,人为插入了MM(极短暂的
volatile uint i=1
volatile uchar timeOK=0
uchar key_scan(void)
ISR(TIMER0_COMP_vect) //CTC模式,控制音调高低
{
OCR0=pgm16(music[i-1])
}
ISR(TIMER1_OVF_vect) //时间溢出模式,控制节拍长短
{
i+=2
TCNT1H=(65536-pgm16(music[i]))/256 //相当于(65536-beat[i])/256
TCNT1L=(65536-pgm16(music[i]))%256 //相当于(65536-beat[i])%256
if(pgm16(music[i])==0xff)i=1 //在音调数组的最后加一个0xff，作为终止信号
if(pgm16(music[i])==0x00)TIMSK&=(~(1<<OCIE0))
else TIMSK|=(1<<OCIE0)
}
ISR(TIMER2_OVF_vect) //时间溢出模式，用于检测按键,周期10ms
{
TCNT2=100
timeOK=1
}
void timer0_init(void)
{
TCCR0=0x00
TCNT0=0x00
OCR0=pgm16(music[i-1])
TCCR0=0x1a
//TIMSK|=(1<<OCIE0)
}
void timer1_init(void)
{
TCCR1B=0x00
TCNT1H=(65536-pgm16(music[i]))/256
TCNT1L=(65536-pgm16(music[i]))%256
TCCR1A=0x00
TCCR1B=0x05
//TIMSK|=(1<<TOIE1)
}
void timer2_init(void)
{
TCCR2=0x00
TCNT2=100
TCCR2=0x03
TIMSK|=(1<<TOIE2)
}
void MCU_init(void)
{
DDRA=0X00
DDRB=0X00
DDRC=0XFF
DDRD=0XFF
PORTB=0X00
PORTC=0xfe
PORTD=0xff
}
uchar key_scan(void) //按钮扫描函数
{
static uchar key_state=0,key_time1=0,key_time0=0 //静态变量,调用以后,值被保留
uchar key_press,key_return=0
key_press=(~key_input)&0x01 //有键1，无键0
switch(key_state) //状态机
{
case 0: //状态0:无按钮按下状态
if(key_press)key_state=1
break
case 1: //状态1:检测到有按钮被按下
if(key_press) //按钮仍按下,转2
{
//TIMSK^=(1<<TOIE0)
key_state=2
key_time1=0 //按下时间初始
}
else //按钮已经释放,消抖
key_state=0
break
case 2: //状态2:等待释放或等待按下时间达到长按要求
if(!key_press) //按钮已经释放,转3,继续判断是双按还是单按
{
key_state=3
key_time0=0 //释放时间初始
}
else if (++key_time1>=100) //按下时间达到1000ms,返回值2,作长按判断,转7等待按钮释放
{
key_state=8
key_time1=0
key_return=2
}
break
case 8:
if(!key_press)
{
key_state=0
key_time1=0
}
else if (++key_time1>=50)
{
key_return=2
key_time1=0
}
break
case 3: //状态3:双按的第二次按钮输入前的等待间隙,设定100ms(经过测试,100ms为比较合适的时间间隙,即为人体普通可以双击的速度
if(key_press)key_state=4 //在此时间,如果有按钮被按下,将当作释放抖动,转4进一步作出判断
else if (++key_time0>4) //如果没有按钮被按下,则等待此100ms过去,然后转5
{
key_state=5
key_time0=0
}
break
case 4: //状态4:第二按的消抖处理
if(key_press)key_state=2 //快速连按(被认为人手指达不到要求的速率)将被返回到2,当作第一按处理
else key_state=3 //如果第二按只出现一次,不到10ms,消抖
break
case 5: //状态5:第二按前等待时间到达,进入正常的第二按等待输入状态,第二按只允许在此时间内输入方为有效
if(key_press)key_state=6 //此时间内有被按下,转6,判决抖动
else if(++key_time0>14) //无输入,则等待输入有效时间过去,时间满后,判定为单按,返回值1,状态位回到0
{
key_state=0
key_time0=0 //双击间隔时间一般为100ms,能够稳定做到第二击完成时间总共约180~200ms(因人而异)
key_return=1 //为增加采样成功率,可适当缩短第二按前的间隙时间,增加第二按等待输入时间,但总时间不可短于150ms
} //小于150ms,手指将很难达到双击的速度要求,如果时间太长则单按判断时间过长,按钮不灵敏,此处180ms经测试较为合适
break
case 6: //状态6:第二按的抖动判断
if(key_press) //按钮仍有效,按下有效,返回3,双按成立,转7等待按钮释放
{
key_state=7
key_return=3
}
else key_state=5 //抖动消除,退回5继续等待输入或等待输入有效时间过去
case 7: //按钮释放等待状态,所有已按下并被识别操作目的的按钮状态都将转到7等待按钮释放,并将所有计时初始
if(!key_press)key_state=0
key_time1=0
key_time0=0
break
}
return key_return
}
int main(void)
{
MCU_init()
timer0_init()
timer1_init()
timer2_init()
sei()
while(1)
{
if(timeOK)
{
cli()
uchar key
key=key_scan()
if(key>0)PORTD=seg_code[key]
switch(key)
{
case 1:
TIMSK^=((1<<OCIE0)|(1<<TOIE1)) DDRB^=(1<<DDB3) PORTC=0xfd
break
case 2:
//TIMSK|=((1<<OCIE0)&(1<<TOIE1))
if(i>1)i+=10
if (i>=(sizeof(music)-20))
{
i=1
TIMSK&=(~((1<<OCIE0)|(1<<TOIE1)))
DDRB&=~(1<<DDB3)
}
PORTC=0xf0
break
case 3:
TIMSK&=(~((1<<OCIE0)|(1<<TOIE1)))
i=1
TIMSK|=((1<<OCIE0)|(1<<TOIE1))
PORTC=0xfe
break
default:
break
}
timeOK=0
sei()
}
}
}
