１　引言

　　基于ＲＴＸ５１的乐曲编辑发生器以ＡＴ８９Ｓ５２单片机为控制核心，操作者可以通过４×４矩阵键盘输入约定格式的任意乐曲，按“播放”键后，系统便开始播放所编辑的乐曲，并且音调和节拍都可以由单片机精确控制。为了降低成本，在最小硬件设计的基础上，系统的功能尽可能用软件来实现，系统软件是在面向ＭＣＳ－５１系列单片机的嵌入式实时多任务操作系统ＲＴＸ５１Ｔｉｎｙ平台上，用Ｃ５１高级语言和ＭＣＳ－５１汇编语言混合编程而开发的。

　　２　系统硬件设计

　　为了今后能够在线升级用户应用程序，采用带ＩＳＰ接口的单片机ＡＴ８９Ｓ５２为核心构成乐曲编辑发生器。ＡＴ８９Ｓ５２具有快速８０５１内核、８　ＫＢ　ＦｌａｓｈＥ２ＰＲＯＭ、２５６　Ｂ　ＩＤＡＴＡ　ＲＡＭ，完全符合运行ＲＴＸ５１Ｔｉｎｙ的硬件要求。笔者已研制了ＡＴ８９Ｓ５１／５２的目标程序ＰＣ机下载软件，无需编程器即可完成单片机应用系统的开发。

　　为了设计编辑任意乐曲的人机界面，采用４×４矩阵键盘作为系统的输入设备，采用点阵式液晶显示模块ＴＣ１６０２Ａ作为系统的输出设备。为了存储和读出任意乐曲，采用带Ｉ２Ｃ串行接口的Ｅ２ＰＲＯＭ存储器ＡＴ２４Ｃ０２。为了放大单片机ＡＴ８９Ｓ５２产生的乐曲声音，采用了功率放大器ＬＭ３８６。

　　３　乐曲编辑和播放的软件实现

　　３．１　单片机产生音频矩形脉冲的方法

　　利用单片机的内部定时器Ｔ１并使其工作在定时器工作方式１（１６　ｂｉｔ定时），改变Ｔ１的计数初值，就可以在单片机的Ｉ／Ｏ引脚端产生不同频率的音频矩形脉冲。

　　例如，音频矩形脉冲信号的频率为５２３　Ｈｚ，则其周期Ｔ＝１／５２３＝１９１２μｓ，因此，只要让计数器定时１９１２μｓ÷２＝９５６μｓ，当定时９５６μｓ到的时候，将ＡＴ８９Ｓ５２的乐曲输出引脚Ｐ３．７反相，就可得到中音ＤＯ（５２３　Ｈｚ）。

　　为了叙述方便，不妨把定时器计数初值Ｔ称为简谱码。

　　３．２　乐曲的音调表示方法

　　单片机播放乐曲的过程，主要是用单片机来识别所编辑的乐曲并播放出来。单片机需要识别乐曲中的音调和音长（音长亦称为节拍），本设计用字母Ａ～Ｚ来代表乐曲的各个音调。

　　３．３　乐曲编辑的软件实现方法

　　在系统软件设计时，已将按键处理作为一个任务即“按键处理任务”，它的主要功能是编辑乐曲。“按键处理任务”的执行需要“键盘扫描任务”向它发送信号来触发执行。

　　３．４　乐曲播放的软件实现方法

　　在设计“播放任务”程序时，利用ＡＴ８９Ｓ５２内部的定时器Ｔ１定时溢出中断来产生音调的频率，并利用ＲＴＸ５１操作系统的ｏｓ＿ｗａｉｔ２（Ｋ＿ＴＭＯ，ｔｉｃｋｓ）函数来产生音长。

　　３．５　系统软件流程

　　根据对系统功能的分析，把系统软件分解为５个任务

　　任务０：系统初始化任务，包括ＴＣ１６０２Ａ的初始化、定时器Ｔ１的初始化、中断初始化。在启动任务１～任务４后，自动删除任务０，使得任务０只在系统上电复位时执行一次。

　　任务１：键盘扫描任务。每隔５０　ｍｓ执行１次，扫描所得的键值存于全局变量ｋｅｙｃｏｄｅ，然后向“按键处理任务”发信号。

　　任务２：按键处理任务。等待信号，根据键值ｋｅｙｃｏｄｅ完成相应处理，实现的功能包括乐曲的编辑、乐曲的保存和读取等。

　　任务３：播放任务。等待信号，按照音调和音长播放乐曲。

　　任务４：显示刷新任务。根据光标指针变量的值在液晶屏上显示乐曲数据（音调和音长）。

　　４　结束语

　　本文给出了以单片机ＡＴ８９Ｓ５２为核心构成的任意乐曲编辑发生器，具有硬件电路简单、操作界面友好、使用方便的特点。该系统已投入运行，播放出来的乐曲效果良好，音调和节拍都由单片机控制得相当准确。