51单片机项目初体验——东方红乐音装置

51单片机项目初体验——东方红乐音装置

东方红一号卫星于1958年提出预研计划，1965年正式开始研制，于1970年4月24日在酒泉卫星发射中心成功发射。东方红一号卫星重173千克，由长征一号运载火箭送入近地点441千米、远地点2368千米、倾角68.44度的椭圆轨道。卫星进行了轨道测控和《东方红》乐曲的播送。东方红一号卫星工作28天（设计寿命20天）。卫星于5月14日停止发射信号。东方红一号卫星仍在空间轨道上运行 。

东方红一号发射成功，开创了中国航天史的新纪元，使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家 。

                             ——东方红一号（1970年4月24日中国发射的第一颗人造卫星）_百度百科

这个项目来源于学校上学期举办的科学技术协会电子技术联赛，比赛的赛题为“电子之声”。当我看到题目时脑海里便联想到了我国的第一颗人造地球卫星——东方红一号，让电子与音乐在太空来一场浪漫邂逅。而2021年是东方红一号卫星成功发射51周年，我和我的伙伴便决定制作一个基于51单片机的东方红乐音装置，通过电子技术联赛这个平台，向中国航天人致敬，向中国航天人致敬！

该装置以51开发板QX-MINI51（MCU型号：STC89C52）为核心，集成了无源蜂鸣器、红外发射、接收、LED指示灯等元器件。能够实现东方红乐曲的循环播放。

一、设计方案工作原理

该作品预期实现通过无源蜂鸣器模拟乐音，实现东方红乐曲的循环播放。使定时器产生音频脉冲，发送到无源蜂鸣器。

二、核心部件电路设计

​ ​ ​

三、系统软件设计分析

播放东方红乐曲的代码如下：

#include <reg52.h>
sbit beep = P3^6;
unsigned char timer0H, timer0L, time;//单片机晶振采用11.0592MHz
// 高八度     
code unsigned char FREQH[] = {0xF2, 0xF3, 0xF5, 0xF5, 0xF6, 0xF7, 0xF8,    //低音0xF9, 0xF9, 0xFA, 0xFA, 0xFB, 0xFB, 0xFC, 0xFC,//标准0xFC, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFE,            //高音 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFF};   //超高音 
// 低八度
code unsigned char FREQL[] = {0x42, 0xC1, 0x17, 0xB6, 0xD0, 0xD1, 0xB6,    //低音0x21, 0xE1, 0x8C, 0xD8, 0x68, 0xE9, 0x5B, 0x8F, //标准0xEE, 0x44, 0x6B, 0xB4, 0xF4, 0x2D,             //高音0x47, 0x77, 0xA2, 0xB6, 0xDA, 0xFA, 0x16};   //超高音
//东方红乐曲乐谱如下前为音符、中为八度、后为时长。
code unsigned char song[] = {
5,2,2,  5,2,1,  6,2,1,  2,2,4,  1,2,2,  1,2,1,  6,1,1,  2,2,4,  5,2,2,  5,2,2,  6,2,1,  1,3,1,  6,2,1,  5,2,1,  1,2,2,  1,2,1,  6,1,1, 2,2,4,
5,2,2,  5,2,1,  6,2,1,  2,2,4,  1,2,2,  1,2,1,  6,1,1,  2,2,4,  5,2,2,  5,2,2,  6,2,1,  1,3,1,  6,2,1,  5,2,1,  1,2,2,  1,2,1,  6,1,1, 2,2,4,  0,0,0,
};void t0int() interrupt 1         //T0中断程序，控制发音的音调
{TR0 = 0;                     //先关闭T0beep = !beep;          //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 < 10000; t2++); //延时期间, 可进入T0中断去发音TR0 = 0;                        //关闭T0, 停止发音
}void sing()                      //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;                      //开总中断while(1) {i = 0;time = 1; while(time) {k = song[i] + 7 * song[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];      //时间长度time = song[i + 2];   //读出时间长度数值i += 3;sing();                  //发出一个音符}  }  
}

ps：本部分参考了CSDN博主「shy_0001」的原创文章

原文链接：51单片机模拟音乐详解_shy_0001的博客-CSDN博客_单片机音乐

四、工作环境条件

在设计分析的过程中，我们使用了KeliC51编写代码和烧录程序。以51开发板QX-MINI51（MCU型号：STC89C52）为核心，集成了无源蜂鸣器、红外发射、接收、LED指示灯等元器件。外壳采用1mm厚度的亚克力板切割、拼接，辅以铝箔纸、金箔纸等材料。大部分工作为手工完成。

五、作品成效总结分析

经测试，该装置能够成功循环播放东方红乐曲，声音洪亮，曲调准确，稳定性高，基本达到了预期目标。但受制于技术水平与元器件的限制，未能实现FM调频发射，未能更好的还原东方红一号的核心功能。该装置的特色在于：在东方红一号发射51周年之际，我们使用51单片机制作了东方红乐音装置，希望通过此作品致敬中国航天，致敬中国航天人！因为我们的征途是星辰大海！

演示视频：

【王卓群】基于51单片机的东方红乐音装置

彩蛋：附上几张作品照片