51单片机用矩阵按键控制无源蜂鸣器发Do Re Mi Fa So La Si Do,用定时器实现

好的，这个可以通过矩阵按键和定时器来实现。以下是基本思路：

1. 连接矩阵按键和无源蜂鸣器，其中矩阵按键需要使用外部中断来检测按键是否被按下。

2. 配置定时器，使其以一定的频率产生中断。比如我们设定定时器每100ms触发一次中断。

3. 在中断服务函数中，检测当前按下的矩阵按键，并根据对应的按键按下时间来控制无源蜂鸣器的发声。

4. 根据Do Re Mi Fa So La Si Do对应的频率，来设置控制无源蜂鸣器的定时器周期，从而达到发出对应的音调。

下面是具体的实现步骤：

1. 连接矩阵按键和无源蜂鸣器

矩阵按键可以采用4×4矩阵按键或者其他类型的矩阵按键。无源蜂鸣器需要连接到单片机的一个IO口上。

2. 配置定时器

在配置定时器之前，需要先计算出对应音调的频率，然后根据频率计算出定时器的周期。这里以Do为例，其频率为262Hz，定时器的周期可以通过以下公式计算：

$$ T = \dfrac{1}{2 \times f} = \dfrac{1}{2 \times 262} = 1.91ms $$

其中，T表示定时器的周期，f为频率。

在具体的代码实现中，我们可以使用定时器2和定时器3来控制无源蜂鸣器的发声。定时器2用于产生中断，计算按键按下时间；定时器3用于控制无源蜂鸣器的发声。

以下是定时器2的初始化代码：

void TIM2_Init(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;

    /* Enable TIM2 clock */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);

    /* TIM2 configuration */
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = SystemCoreClock / 1000000 - 1; // 1us per tick
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 10000 - 1; // 10ms overflow
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStruct);

    /* TIM2 interrupt configuration */
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

    /* Enable TIM2 interrupt */
    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);

    /* Start TIM2 */
    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}

这里我们将定时器2配置为每1us产生一个tick，计数器溢出时间为10ms。同时，我们启用了TIM2的中断，并将TIM2_IRQn配置为定时器2的中断向量。

3. 中断服务函数实现

在定时器2的中断服务函数中，我们需要检测当前按下的矩阵按键，并根据对应的按键按下时间来控制无源蜂鸣器的发声。

首先，我们需要定义一个全局变量来表示当前按下的矩阵按键：

uint8_t g_keycode = 0;

然后，在定时器2的中断服务函数中，我们首先检测当前按下的矩阵按键。如果没有按键按下，则直接返回。如果有按键按下，则记录按键按下时间，并开启定时器3来控制无源蜂鸣器的发声。

以下是定时器2的中断服务函数实现：

void TIM2_IRQHandler(void)
{
    static uint16_t s_tick = 0;
    static uint8_t s_keydown = 0;

    /* Clear TIM2 interrupt flag */
    TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);

    /* Detect matrix key */
    uint8_t keycode = MatrixKeyRead();
    if (keycode != 0 && s_keydown == 0)
    {
        s_keydown = 1;
        g_keycode = keycode;
        s_tick = 0;

        /* Enable TIM3 to start beep */
        TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
    }
    else if (keycode == 0 && s_keydown == 1)
    {
        s_keydown = 0;
        g_keycode = 0;

        /* Disable TIM3 to stop beep */
        TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
    }
    else if (s_keydown == 1)
    {
        s_tick++;
    }
}

上述代码中，我们使用了一个静态变量s_tick来记录按键按下的时间。同时，我们还使用了一个静态变量s_keydown来表示当前是否有按键按下。如果有按键按下，则s_keydown为1，否则为0。

在检测到按键按下的时候，我们记录下当前按键的编码，并将s_tick清零。然后，我们开启定时器3来控制无源蜂鸣器的发声。如果检测到按键松开，则将g_keycode清零，并关闭定时器3来停止发声。

4. 控制无源蜂鸣器的发声

在定时器3的中断服务函数中，我们需要根据Do Re Mi Fa So La Si Do对应的频率，来设置控制无源蜂鸣器的定时器周期，从而达到发出对应的音调。

以下是定时器3的初始化代码：

void TIM3_Init(void)
{
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;

    /* Enable TIM3 clock */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);

    /* TIM3 configuration */
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = SystemCoreClock / 1000000 - 1; // 1us per tick
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 382 - 1; // Do frequency 262Hz
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStruct);

    /* TIM3 PWM configuration */
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 191;
    TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStruct);
    TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);

    /* Start TIM3 */
    TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);
}

这里我们将定时器3配置为每1us产生一个tick，计数器溢出时间为382us，对应Do音调的频率为262Hz。同时，我们使用了PWM输出来控制无源蜂鸣器的发声。

在定时器3的中断服务函数中，我们需要根据当前按下的矩阵按键，来设置定时器3的周期和PWM占空比，从而控制无源蜂鸣器的发声。

以下是定时器3的中断服务函数实现：

void TIM3_IRQHandler(void)
{
    /* Clear TIM3 interrupt flag */
    TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);

    /* Set TIM3 period and pulse according to current keycode */
    switch (g_keycode)
    {
        case 1: // Do
            TIM_SetAutoreload(TIM3, 382);
            TIM_SetCompare1(TIM3, 191);
            break;
        case 2: // Re
            TIM_SetAutoreload(TIM3, 340);
            TIM_SetCompare1(TIM3, 170);
            break;
        case 3: // Mi
            TIM_SetAutoreload(TIM3, 303);
            TIM_SetCompare1(TIM3, 152);
            break;
        case 4: // Fa
            TIM_SetAutoreload(TIM3, 286);
            TIM_SetCompare1(TIM3, 143);
            break;
        case 5: // So
            TIM_SetAutoreload(TIM3, 255);
            TIM_SetCompare1(TIM3, 128);
            break;
        case 6: // La
            TIM_SetAutoreload(TIM3, 227);
            TIM_SetCompare1(TIM3, 113);
            break;
        case 7: // Si
            TIM_SetAutoreload(TIM3, 202);
            TIM_SetCompare1(TIM3, 101);
            break;
        default: // Silence
            TIM_SetAutoreload(TIM3, 0xFFFF);
            TIM_SetCompare1(TIM3, 0);
            break;
    }
}

上述代码中，我们根据当前按下的矩阵按键来设置定时器3的周期和PWM占空比。如果没有按键按下，则将定时器3的周期设置为0xFFFF，表示停止发声。

最后，我们需要在主函数中调用TIM2_Init()和TIM3_Init()函数来初始化定时器。同时，我们需要开启外部中断来检测矩阵按键的按下。

完整代码如下：