音乐音符发生器单片机课程设计

### 单片机音乐音符发生器课程设计示例教程

#### 设计概述
单片机作为核心控制单元，在音乐音符发生器的设计中扮演着至关重要的角色。通过编程可以精确控制声音信号的发生，从而实现不同音高和节奏的播放功能[^1]。

#### 硬件准备
对于此类项目而言，通常会选择一款经典的51系列单片机型号，比如AT89C51或STC89C52。为了简化电路结构并降低成本，建议采用内置定时/计数器资源丰富的芯片版本。此外还需要配备如下组件：

- **输入设备**：4x4矩阵键盘可用于接收用户的指令输入；
- **发声元件**：选用无源蜂鸣器来产生所需的声音波形；由于其工作原理特殊，需额外加入三极管构成驱动级以提供足够的电流强度支持正常运作[^3]；
- **辅助显示模块（可选）**：如LED指示灯阵列或者字符型液晶显示器(LCD)，用来增强用户体验感。

#### 软件开发环境搭建
推荐使用Keil uVision集成开发工具链配合Proteus虚拟仿真平台来进行程序编写调试以及最终实物测试验证过程。前者提供了良好的C语言编辑界面和支持多种编译选项；后者则允许开发者构建完整的电子线路图并通过图形化方式观察各节点电压变化情况，极大地方便了初学者理解和掌握整个系统的运行机制。

#### 关键技术要点解析
##### 1. 音频频率计算方法
根据乐理知识可知每一个标准八度内共有十二个半音阶，相邻两个之间存在固定的倍率关系即f(n)=f(0)*pow(2,n/12),其中n表示距离中央C(C4)的位置偏移量(-7~+5)。因此只要确定好基准频率值就可以很方便地推导出其它任意位置对应的Hz数值供后续PWM输出函数调用了。

##### 2. PWM波形生成策略
利用单片机内部定时中断服务例程定期改变占空比参数即可模拟连续变化幅度较小正弦曲线效果达到逼真演奏目的。具体做法是在每次进入ISR时先读取当前应响铃时间长度再据此调整高低电平持续周期比例直至满足预设条件为止循环往复形成稳定规律性的方波序列传递给外部负载完成实际发声动作。

// 定义全局变量存储各个音名对应的实际赫兹数表
unsigned int NoteFreq[]={
    /* C D E F G A B */
     262,294,330,349,392,440,494,
};

void Timer_Init(void){
    TMOD=0x01; // 设置T0为模式1 (16位自动重装载)
    TH0=(65536-(int)(12000000/(NoteFreq[current_note]*2)))/256;
    TL0=(65536-(int)(12000000/(NoteFreq[current_note]*2)))%256;
    ET0=1; EA=1; TR0=1;
}

void main(){
    while(true){
        if(key_pressed()){
            current_note=get_key_value();
            Timer_Init();  
        }
    }
}