【单片机课程设计——电子音调发生器】
在单片机课程设计中，电子音调发生器是一种常见的实践项目，旨在让学生深入了解计算机发声原理、定时器和键盘扫描电路的工作方式，以及如何通过编程实现音乐播放。这个项目利用单片机（Microcontroller）及其外围电路，如开关和蜂鸣器，来生成不同频率的声音，模拟不同的音调。
**实验目的：**
1. 计算机发声原理的学习，理解声音如何通过数字信号在硬件中产生。
2. 掌握定时器的操作和键盘扫描电路的编程方法，这对于控制音调频率和用户输入至关重要。
**设计任务与要求：**
设计者需要在实验平台上使用开关k0-k7来选择音调，每拨动一个开关，蜂鸣器会发出对应的音调，这些音调对应1234567i八个音阶。此外，还需要编写两首歌曲，并提供播放选择。
**工作原理与设计思路：**
音调由不同频率的方波生成。要产生特定频率的音频，首先计算该频率的周期（1/频率），然后设置定时器以计时半周期时间。当定时器达到预设值时，改变输出端口的状态，从而在I/O口生成方波。在这个设计中，选择P1.7作为产生方波的输出口，并通过跳线JP1连接到蜂鸣器的驱动电路，以控制蜂鸣器发声。
音乐的节奏（节拍）通过延时实现。例如，如果1拍是0.4秒，1/4拍是0.1秒，可以通过设置适当的延时函数来控制节拍。对于定时器的初值X，可以使用公式计算：
\( \frac{1}{2} * (1/f) = \frac{12}{f_{ose}} * (2^{16} - x) \)
其中，\( f \) 是音调频率，\( f_{ose} \) 是系统晶振频率，比如11.0592MHz。例如，音调"1"对应的定时器初值为x，计算公式变为：
\( x = 2^{16} - (\frac{f}{24f_{ose}}) \)
**实现功能设计：**
1. **电子琴**：采用4*4矩阵键盘，16个按键，其中按键0用于切换功能，其他按键分别代表低音5、6、7，中音1、2、3、4、5、6、7，高音1、2、3、4、5。在按键被按下时，不仅蜂鸣器会发出对应音调，液晶显示屏也会同步显示当前的音调信息。
2. **音乐播放**：设计者需要编写代码，实现存储和播放预设的音乐曲目，这涉及读取音符序列、计算每个音符的持续时间和频率，然后用单片机控制蜂鸣器按照音乐乐谱播放。
通过这个课程设计，学生不仅能掌握单片机的基本操作，还能深入理解声音的数字表示和音乐的编程实现，为将来在嵌入式系统和物联网领域的工作打下坚实基础。
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