PC系列机的发音方法 1991-12-27 一、计时器芯片的声音控制 可编程的计时器芯片是标准PC机发声功能的核心。计时器芯片的通道2是专用于声音产生的。要产生声音，必须对通道2适当编程，并使用通道2发出的脉冲来驱动扬声器。 通过编程，计时器可以以需要的任何频率发出脉冲，但由于它并不记录声音持续了多长时间，除非把它关上，否则声音便会永远持续下去；所以，程序必须通过一些定时指令来终止发声。 1、对计时器芯片进行编程 对计时器的通道2进行编程，给通道2的计数器一个合适的倒计数值(计时器芯片用一个内部寄存器来保存这个值，以便每当计数器倒计数至0时重新设置该计数值)。把倒计数值载入计时器芯片中就立即起作用。在每个1.19318MHz的时钟周期，计时器使此计数器递减，直到递减至0，然后在通道2上输出脉冲到声音产生电路中，并重新开始倒计数。 事实上，时钟频率被计数值(即：倒计数的初值)除得到输出频率。结果是，如打开扬声器，计时器送出一系列脉冲，产生一定频率的声音。 控制计数和最终频率有如下公式的相互关系： 计数值=1193180÷频率 频率=1193180÷计数值 可以看出，高计数值可产生低频率的声音，而低计数值可产生高频率的声音。计数值为100，会产生频率大约每秒11931周期的高音，而计数值为10000，则会产生频率大约每秒119周期的低音。 在16位算术的范围内，几乎可以产生任何频率。在除数(即：分频数)为65535(FFFFH)时产生最低的频率18.2Hz，在除数为1时产生最高的频率1.193MHz。BASIC把实际频率范围控制在37到3276Hz。以下程序表明内部扬声器的实际频率范围甚至比BASIC所提供的还要小。 一旦你根据所需频率计算出计数值，就可以将它送至计时器通道2的寄存器中。这需做三次向端口的输出。第一次端口输出是向端口43H(67)送值B6H(182)，通知计时器即将送来的是计数值。以后的两次输出则向端口42H(66)送一个16位无符号的字的计数值。 保? COUNT=1193180/3000 '3000是所需的频率 20 LO.COUNT=COUNT MOD 256 '计算出低字节值 30 HL.COUNT=COUNT/256 '计算出高字节值 40 OUT &H43，&HB6 '通知计时器准备好 50 OUT &H42，&LO.COUNT '送低位字节 60 OUT &HI.COUNT '送高位字节 2.激发扬声器 在对计时器编程后，为使用计时器产生的信号，还需要激发扬声器电路。正象PC和PS/2的许多部分，PC和PS/2通过向某特定的端口送某一值来控制扬声器，这一过程如图1所示。扬声器的启动是由改变61H(97)I/O端口的0位和1位的值来控制的。在该端口的8位中只有两位由扬声器使用：0位和1位。其它6位用于其它方面，所以在使用扬声器时，一定不要去改变他们。CPU 定时器准备 端口43H 向扬声器发送脉冲 置频率计数器 端口42H 8253_可编程序定时器 放大器 打开扬声器 端口61H 扬声器 图1 声音频率怎样通过系统计时器和扬声器产生的 0位，控制计时器芯片的输出信号向扬声器的传送。1位，控制扬声器的脉冲。两位须都置1，扬声器才能对计时器芯片的信号做出反应。可以通过如下操作把这两位置1，而不影响其它位： 70 OLD.PORT=INP(&H61)? '读端口61H的值 80 NEW.PORT=(OLD.PORT OR &H03) '置0位和1位 90 OUT &H61，NEW.PORT '打开扬声器 二、扬声器的直接控制 计时器通过发送周期性信号来激发扬声器的振动。也可以通过程序直接向扬声器发送信号来实现同样过程，此时要把端口61H(97)的0位置0，将扬声器关上，然后将1位轮流置1和置0以向扬声器发送脉冲。使用这种方法，程序执行得越快，声音频率越高。如下BA＿SIC程序给出了这种方法的一个例子： 10 X=INP(&61)AND &HFC '读端口的值，将0位和1位置0 20 OUT &H61，X '压缩扬声器 30 OUT &H61，X OR 2 '扩张扬声器 40 GOTO 20 第20行和30行向扬声器发送脉冲，每一步占用半个周期，两步合成一个完整的声音周期。 这个例子中BASIC以其最快的速度处理程序能发出的最高音调。如晨在应用程序中需要更大的频率范围，可以使用速度更快的语言，并在每个完整的周期(周期时间减半，因为每个开或关操作都仅是半个周期)之间插入一个节拍减半频率周期的延迟时间。无论使用何种语言，都必须有一个持续计数来结束发声。为了以特定的频率发出不同的声音，如“咔嗒”或“蜂鸣”声，只需改变脉冲间的延迟时间。 尽管有这些美好的可能性，通过直接编程控制扬声器发声并不是产生声音的好办法。与使用计时器相比较，它有三大缺陷： ·程序要求不断占用CPU，所以计算机几乎没有时间去做其它工作。 ·声音频率由计算机的速度决定，亦即同一程序在快慢不同的型号的机器上会发出高低不同的声音。 ·时钟节拍信号引起的中断会干扰声音的光滑性，产生颤音。解决它的唯一办法是用禁止中断来挂起时钟节拍中断，但这破坏了计算机的时感。 就我们所知，直接控制产生声音的唯一优点是：使用程序延时的适当控制，控制方法就可产生丰富的复调声音。但须预先提请注意，这种作法要求十分巧妙而烦琐的编程，因而很可能麻烦，不值得这样做。 三、扬声器的音量和音质 计算机的内部扬声器无任何音量控制。而且和其它扬声器一样，其音量随频率响应的好坏而变化；有些频率听起来比其它频率声音大。在大多数的PC和PS/2机中，由于扬声器很粗糙，随着频率不同音量差别很大。可用如下程序验证这一点__它可能有助于选择你所要求的最佳音调的频率。 10 PLAY〃MF〃 '分别发声 20 FREQUENCY=37 30 WHILE FREQUENCY＜32000 '使用到32000Hz的所有频率 40 PRINT USING〃.〃；FREQUENCY'e显示频率 50 SOUND FREQUENCY，5 '以5个单位持续时间发声 60 FREQUENCY=FREQUENCY1.1 '增加1/10的频率 70 WEND 须知在不同的PC和PS/2的机器中，扬声器发出的声音可能不一样。部分原因是作为扬声器附件的共振腔的材料不同。在两种不同型号的机器上，试运行如下例子，并准备听到声音的变化。 100 '声音例子 110 ' 120 '颤音(两种声音快速交替) 130 FOR N％=0 TO 5 140 SOUND 440，.7 150 SOUND 466.16，.5 160 NEXT 170 WHILE(INKEY＄=〃〃)：WEND'等待敲键 180 ' 190 '快速发出两种音调 200 SOUND 900，.1 210 SOUND 760，1 220 WHILE(INKEY＄=〃〃)：WEND230 ' 240 '随机噪音 250 X=INP(&H61)AND &HFC 260 I=20 270 FOR N％=0 TO 500 280 IF(RND100＜I)THEN OUT&H61，X OR2：OUT &H61，X 290 NEXT 附：音乐的八度音程音调的频率 音调 频 率 音 调 频 率 音 调 频 率 音调 频 率 C0 16.35 C2 65.41 C4 261.63 C6 1046.50 C#0 17.32 C#2 69.30 C#4 277.18 C#6 1108.73 D0 18.35 D2 73.42 D4 293.66 D6 1174.66 D#0 19.45 D#2 77.78 D#4 311.13 D#6 1244.51 E0 20.60 E2 82.41 E4 329.63 E6 1328.51 F0 21.83 F2 87.31 F4 349.23 F6 1396.91 F#0 23.12 F#2 92.50 F#4 369.99 F#6 1479.98 G0 24.50 G2 98.00 G4 392.00 G6 1567.98 G#0 25.96 G#2 103.83 G#4 415.30 G#6 1661.22 A0 27.50 A2 110.00 A4 440.00 A6 1760.00 A#0 29.14 A#2 116.54 A#4 466.16 A#6 1864.66 B0 30.87 B2 123.47 B4 493.88 B6 1975.53 C1 32.70 C3 130.81 C5 523.25 C7 2093.00 C#1 34.65 C#3 138.59 C#5 554.37 C#7 2217.46 D1 36.71 D3 146.83 D5 587.33 D7 2349.32 D#1 38.89 D#3 155.56 D#5 622.25 D#7 2489.02 E1 41.20 E3 164.81 E5 659.26 E7 2637.02 F1 43.65 F3 174.61 F5 659.26 F7 2637.83 F#1 46.25 F#3 185.00 F#5 739.99 F#7 2959.96 G1 49.00 G3 196.00 G5 783.99 G7 3135.96 G#1 51.91 G#3 207.65 G#5 830.61 G#7 3322.44 A1 55.00 A3 220.00 A5 880.00 A7 3520.00 A#1 58.27 A#3 233.08 A#5 932.33 A#7 3729.31 B1 61.74 B3 246.94 B5 987.77 B7 3951.07 C8 4186.01