音乐演奏程序设计优化指南

音乐演奏程序可运用S7-200 CPU（DC/DC/DC）的脉冲输出功能演奏WHISTLE（号笛）音乐。

实现PLC音乐演奏系统需要硬件和程序两大部分。

（1）硬件要求

1）SIMATIC S7-200CPU DC/DC/DC。

2）电源：AC115V/DC24V，0.9A（通常300～400mA就可以了）。

3）扬声器。

4）43053电阻。

SIMATIC S7-200的输出端Q0.0和Q0.1分别串联一只电阻（约为430Ω，1/2W）与扬声器的一端相连，扬声器的另一端与公共输出端（1M）相连。SIMATIC S7-200的电源输入端（1L+）接+24V，各自的地线接在公共输出端（1M）上。

（2）程序设计

1）程序设计原理。WHISTLE（号笛）音乐程序使用25个半音阶音符。程序设计时用音符表，通道0的乐曲信息表和通道1的乐曲信息表分别存放音符及乐曲信息，如将从“A”（440 Hz）开始的25个半音阶音符的音符周期时间与之对应的脉冲数存放在音符表（表1）中，表2和表3分别存放通道0和1的乐曲信息，每个乐曲信息由两个字节音符组成，第1个字节是音符的参考号码（1～25），第2个字节是这个音符的时间单位数目（以0.125s为1个时间单位）。为了使音调能持续0.125s的频率发出，演奏时是两个音符同时进行，需将两个乐曲信息分别用脉冲通话0和通道1输出，并均被设置成脉冲序列输出（PTO），首先演奏每个通道的第1个音符，紧接着就请求第2个音符。这样就构成了深度为1的队列（1个在进程中，1个在队列中）。中断程序附着于PTO完成事件，第1个音符演奏完，中断程序调进下一个音符。这个过程继续下去，总是保持深度为1的队列，直到乐曲结束。

2）所用PLC内存单元。音乐演奏程序使用了放多的PLC内存单元，用于存储音符表、指针及乐曲表通道等，具体分工如下：

V4～V103 音符表

V500～V503 指向音符表的指针

V504～V507 指向通道0乐曲表的指针

V508～V511 临时的工作寄存器

V554～V557 指向通道1乐曲表的指针

V600～V743 通道0乐曲表

V800～V1059 通道1乐曲表

3）程序设计说明。音乐演奏程序由1个主程序、4个子程序和2个中断程序组成。

主程序主要用于调用子程序，只在第1个扫描周期中执行，随着主菜单关闭，主程序运行随之结束，其梯形图及对应的语句表程序如图7-130所示。

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图7-130 音乐演奏主程序

①子程序0。初始化程序所使用的音符，用MOVD指令把用十六进制数表示的音符存于S7-200的内存中。音符的前4个字符码表征音符的频率，后4个字符码表示持续音调0.125s所需的脉冲数。此外还初始化脉冲序列输出，用特殊标志字节SMB67定义输出端Q0.0输出的方波特性，用SMB77定义输出端Q0.1输出的方波特性，其梯形图及对应的语句表程序如图7-131所示。

②子程序1。初始化通道0的乐曲表，演奏每个通道的第一个音符，通道0的音符参考号码和与之匹配的时间单价数被装入脉冲输出0（PS 0）；同样的过程在通道1中进行（PLS 1）；因此能同时演奏两个音符。其梯形图及对应的语句表程序如图7-132所示。

图7-131 音乐演奏子程序0（初始化程序）

图7-132 音乐演奏子程序1（初始化通道0的乐曲表）

③子程序2。初始化通道1的乐曲表，把每个通道的第2个音符排入队列，通道0的音符参考号码和与之匹配的时间单位数被装入脉冲输出0（PLS 0）；同样的过程也在通道1中进行（PLS1），因此能同时演奏两个音符。其梯形图及对应的语句表程序如图7-133所示。

图7-133 音乐演奏子程序2（初始化通道2的乐曲表）

④子程序3。起动中断程序，实现音乐的连续演奏。其梯形图及对应的语句表程序如图7-134所示。

⑤中断程序0。演奏通道0的下一个音符，是脉冲输出0（PLS 0）的脉冲计数。其中断事件19，其梯形图及对应的语句表程序如图7-135所示。

图7-134 音乐演奏子程序3（起动中断程序）

图7-135 音乐演奏中断程序0（演奏通道0的下一个音符）

⑥中断程序1。脉冲输出1（PLS 1）的脉冲计数，其中断事件20，演奏完一个音符后中断发生，其梯形图及对应的语句表程序如图7-136所示。

该课题展示了利用S7-200 DC/DC/DC脉冲输出功能演奏音乐。程序设计大致思路是：首先，建立25个音符周期的音符表并初始化音符表；其次，初始化通道0和1乐曲表，然后初始化脉冲序列；最后，用队列中断程序附着于脉冲序列输出（PTO）完成事件，完成音符连续演奏。

图7-136 音乐演奏中断程序1（脉冲输出1的脉冲计数）