Воспроизведение нот на PIC

В данной статье мы рассмотрим каким образом можно проигрывать музыкальные ноты при помощи PIC-микроконтроллера. Музыкальные ноты представляют из себя обычные звуковые частоты. И если мы точно знаем частоту определенной ноты, то мы можем запрограммировать микроконтроллер для проигрывания этой ноты через один пин ввода/вывода и звукоизлучатель.
В данном проекте мы рассмотрим проигрывание популярной композиции Happy Birthday To You при помощи микроконтроллера PIC16F628A и пьезоизлучателя.

Немного теории

Итак, как мы выяснили выше, для того, чтобы воспроизвести какую-либо мелодию, необходимо знать звуковые частоты нот. Каждая нота проигрывается с определенной длительностью и между двумя нотами также должна быть определенная длительность паузы. В таблице ниже, приведены частоты нот, начиная с ноты До.

Ноты других октав могут быть получены путем умножения или деления данных частот на 2. Например нота До следующей октавы будет иметь частоту 524 Гц. Частоты всех нот можно найти в данной таблице.

Звуки нот могут быть сгенерированы прямоугольным сигналом нужной частоты. Т.о. для того, чтобы воспроизвести ноту при помощи микроконтроллера, нам необходимо знать частоту и длительность. Прямоугольный сигнал может быть сгенерирован на выводе МК при помощи переключения вывода с высокого уровня на низкий и наоборот. Также, можно задействовать ШИМ (широтно-импульсную модуляцию). В данном проекте мы выберем первый способ.

Схемотехника

Схема устройства очень проста. Вывод RB0 микроконтроллера PIC16F628A используется для генерирования прямоугольный импульсов заданной частоты. Т.к. выводы микроконтроллера не могут выдерживать ток более чем 25 мА, то пьезоизлучатель нельзя напрямую подсоединять к выводу МК. Поэтому используется npn транзистор BC547. Желательно, еще использовать RC-фильтр, но здесь, для упрощения схемы он не показан.

Программное обеспечение

Генерирование аудио-частот реализовать на mikroC Pro очень просто. В нем уже есть встроенная библиотека для работы со звуком. Библиотека содержит две основные функции:

Sound_Init(char *snd_port, char snd_pin): задает соответствующий вывод микроконтроллера для генерации звука, например:
Sound_Init(&PORTB,0) задаст пин RB0 для вывода звука.

Sound_Play(unsigned freq_in_hz, unsigned duration_ms): Генерирует прямоугольный сигнал

Частоты нот можно задать в массиве или сохранить как постоянный массив в памяти ROM-микроконтроллера. У композиции "Happy birthday to you" не слишком много нот и поэтому мы определим их в integer массив, на mikroC это будет выглядеть так:

/*                       Hap py  Birth Day   to  you,  Hap py   birth day  to
                         C4   C4   D4   C4   F4   E4   C4   C4   D4   C4   G4 */ 
unsigned int notes[] = { 262, 262, 294, 262, 349, 330, 262, 262, 294, 262, 392, 

/*                       you, Hap  py  Birth Day dear  xxxx      Hap  py  birth
                         F4   C4   C4   C5   A4   F4   E4   D4   B4b  B4b  A4 */
                         349, 262, 262, 523, 440, 349, 330, 294, 466, 466, 440,
                          
/*                       day  to  you
                         F4   G4   F4   */
                         349, 392, 349                         
};

Подобным образом, длительность каждой ноты композиции задается в другом массиве.

Ниже представлено видео воспроизведения нот на PIC

Скачать исходный код проекта и прошивку вы можете ниже

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Оригинал статьи

Теги:

• Микроконтроллер
• PIC
• Перевод