音樂信號處理探索

王東輝 胡艷華

一、前言

音樂信號分析和處理中最基本亦即最主要的問題之一是音調(diào)檢測或跟蹤，采用CQT的譜線頻率可以和音階頻率具有相同指數(shù)分布規(guī)律，選用AT89S51單片機(jī)，通過T1定時中斷，并配合P3.0引腳輸出音頻頻率，從而實(shí)現(xiàn)音樂播放和選擇。

二、CQT的性能分析

本課題采用CQT的性能作出分析，設(shè)音階頻率為則按式（1）計(jì)算CQT的第k條譜線所對應(yīng)的模擬頻率fkcq與實(shí)際音階頻率fk之間的誤差為：

（1-1）

（1-2）

三、單片機(jī)實(shí)現(xiàn)

1、硬件選取

采用單片機(jī)，控制音頻產(chǎn)生及l(fā)ed動態(tài)顯示并處理鍵盤輸入。具體單片機(jī)地址分配如下：

P3.0：輸出音頻。

P3.5～P3.7： 接矩陣鍵盤的行線。

P3.1、P3.3、P3.4：接矩陣鍵盤列線。

P1.0～P1.6： 輸出接一共陽極的數(shù)碼管。

P0.0～P0.3：接74LS48，經(jīng)譯碼后做4-led的段選碼。

P0.4～P0.6： 接74LS138，經(jīng)譯碼后做4-led的位選碼。

P2.0～P2.7： 接發(fā)光二極管，隨頻率變化閃爍。

2、程序流程圖

主程序的內(nèi)容一般包括：主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的起始地址，有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化等。主程序清單

ORG 0000H ；

LJMP MAIN ；

ORG 0003H ；

LJMP WAISEV ；

ORG 000BH ；

LJMP T0SEV ；

ORG 001BH ；

LJMP T1SEV ；

ORG 0030H ；

MAIN： MOV SP，#60H ；

MOV TMOD，#11H ；

MOV TH0，#0F4H ；

MOV TL0，#48H

MOV 44H，#70H；44H-47H設(shè)置4位LED的位選擇碼

MOV 45H，#0B0H

MOV 46H，#0D0H

MOV 47H，#0E0H

MOV 32H，#00H；32H為”秒”的二進(jìn)制數(shù)存儲單元

MOV 33H，#00H；33H為”分鐘”的二進(jìn)制數(shù)存儲單

MOV 75H，#00H；75-77H內(nèi)存單元清零

MOV 76H，#00H

MOV 77H，#00H

SETB EA ；

SETB EX0 ；

SETB ET1 ；

SETB ET0 ；

MOV P3，#0E4H ；

START： MOV 30H，#00H ；30H存音樂編碼

L0： JB F0，L1 ；F0為停止標(biāo)志位

LCALL DISPLAY ；調(diào)用序號顯示子程序

AJMP L0

L1： MOV A，30H

MOV DPH，75H ；從75H，76H中取DPTR的值

MOV DPL，76H

LCALL DISPLAY

MOVC A，@A+DPTR ；查編碼表（one…eight）取編碼

MOV R2，A

CJNE A，#00H，NEXT1 ；

MOV 30H，#00H ；

MOV 12H，#00H

MOV 13H，#00H

MOV 14H，#00H

MOV 32H，#00 ；

MOV 33H，#00

CLR TR1 ；關(guān)定時器T1，停止播放音樂

SJMP START

NEXT1： MOV A，R2

ANL A，#0FH；取音樂節(jié)拍（即編碼表低四位）

MOV R5，A ；把節(jié)拍的時間存入R5

MOV A，R2

SWAP A

ANL A，#0FH；取音樂音頻值（即編碼的高四位）

JNZ SING；是否為0，是0則不發(fā)音

CLR TR1

SJMP D1；調(diào)節(jié)拍延時

SING： DEC A

RLC A ；乘以2

MOV 22H，A；音頻值存入22H

MOV DPTR，#TABLE ；樂譜編碼表

MOVC A，@A+DPTR ；

MOV TH1，A ；

MOV 21H，A ；

MOV A，22H ；再載入取到的音符碼

ADD A，#1 ；

MOVC A，@A+DPTR ；

MOV TL1，A ；

MOV 20H，A ；

MOV P2，A ；

SETB ET1

SETB TR1 ；

D1： LCALL DELAY ；

CLR TR1

INC 30H ；取簡譜碼指針加1

LJMP L0 ；返回主程序開始

四、結(jié)束語

根據(jù)CQT信號處理，采用單片機(jī)，控制音頻產(chǎn)生，可以大大減少音樂信號抗干擾處理，而且音樂信號不失真，同時采用查表指令，音樂更換方便，通用性好，被很多電子音樂產(chǎn)品選用。

（作者單位：河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院）