049_부저피아노_아두이노미니건반 🎹

7개의 푸시버튼과 수동 부저로 도-레-미-파-솔-라-시 연주하기!
배열과 반복문을 활용하여 깔끔하고 확장성 높은 다중 입력 음계 연주 시스템을 구축합니다.

• 🖥️ 강의 슬라이드: slides.md

👧 도로시의 꿈: “동요를 직접 연주하고 싶어요!”

단일음 벨소리 실습을 마친 도로시가 더 신나는 음악 프로젝트를 제안합니다!

👧 도로시: “교수님! 지니야! 버튼 1개로 삑 소리만 내는 건 아쉬워! 버튼을 여러 개 달아서 진짜 장난감 피아노처럼 ‘학교종이 땡땡땡’이나 ‘반짝반짝 작은 별’을 칠 수 있을까?”
👨‍🏫 이호진 교수님: “물론이지! 버튼마다 다른 음계 주파수(Hz)를 지정해 주면 멋진 7음계 전자 건반 피아노가 탄생한단다!”
🐶 토토: “왈왈! (노래에 맞춰 발바닥 춤출 준비 완료!)”

[!NOTE] 다중 입력 스캔(Key Scanning)
컴퓨터 키보드나 전자 피아노는 수많은 건반을 지속적으로 검사(Scan)하여 어떤 키가 눌렸는지 알아냅니다. 이번 실습에서는 for 반복문과 배열(Array)을 사용하여 7개의 버튼 핀을 단 몇 줄의 코드로 완벽하게 제어합니다.

🎼 도-레-미-파-솔-라-시 주파수 비밀 사전

각 음계는 공기가 1초 동안 진동하는 횟수인 고유 주파수(Hz)로 정의됩니다.

🎹 브레드보드 건반 회로 구성하기

브레드보드에 푸시버튼 7개를 나란히 꽂고, 수동 부저와 연결합니다.

📌 부품 연결 가이드

1. 푸시버튼 7개 (D2 ~ D8):
   • 각 스위치의 1번 다리 ➡️ 아두이노 디지털 2번 ~ 8번 핀에 순서대로 연결
   • 각 스위치의 대각선 2번 다리 ➡️ 브레드보드 GND 레일 (공통 접지) 에 연결
2. 수동 부저 (Passive Buzzer):
   • + 다리 ➡️ 아두이노 디지털 11번 PWM 핀
   • - 다리 ➡️ 아두이노 GND 핀

[!TIP] 아두이노 내부 풀업 저항(INPUT_PULLUP) 덕분에 외장 풀업 저항 7개를 생략할 수 있어 배선이 매우 깔끔해집니다.

💻 실습 코드: 미니 피아노 스케치

배열(array)과 for 반복문으로 7개 핀을 한꺼번에 스캔하는 간결한 코드입니다.

// 04.2-4 아두이노 미니 피아노
const int BUZZER_PIN = 11; // 수동 부저 연결 핀

// 도-레-미-파-솔-라-시 주파수 배열
const int notes[7] = {262, 294, 330, 350, 392, 440, 492};

void setup() {
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  
  // 2번부터 8번 핀까지 7개 버튼을 내부 풀업으로 일괄 설정!
  for (int pin = 2; pin <= 8; pin++) {
    pinMode(pin, INPUT_PULLUP);
  }
}

void loop() {
  bool isPressed = false; // 현재 건반이 눌렸는지 확인하는 플래그
  
  // 7개의 버튼 핀을 순차적으로 확인 (0~6 인덱스)
  for (int i = 0; i < 7; i++) {
    // pin 번호는 i + 2 (즉, 2번 ~ 8번)
    if (digitalRead(i + 2) == LOW) {
      tone(BUZZER_PIN, notes[i]); // 해당 인덱스의 음계 주파수 출력
      isPressed = true;
      break; // 동시에 여러 개를 누를 경우 가장 낮은 음 우선 처리
    }
  }
  
  // 어떤 버튼도 눌려있지 않다면 소리 정지
  if (!isPressed) {
    noTone(BUZZER_PIN);
  }
}

🎚️ 심화 응용: 가변저항으로 옥타브 조절하기!

가변저항(Potentiometer)의 아날로그 입력을 결합하면 음높이를 한 옥타브 또는 두 옥타브 올려서 연주할 수 있습니다.

// 가변저항 값을 읽어 옥타브 승수 계산 (1배, 2배, 4배)
int potValue = analogRead(A0);
int octaveMultiplier = 1;

if (potValue > 680) {
  octaveMultiplier = 4; // 2옥타브 위 (아주 높은 음)
} else if (potValue > 340) {
  octaveMultiplier = 2; // 1옥타브 위
} else {
  octaveMultiplier = 1; // 기본 옥타브
}

// 음계 연주 시 곱하기 적용
tone(BUZZER_PIN, notes[i] * octaveMultiplier);

[!NOTE] 주파수를 2배로 올리면 음악적으로 정확히 한 옥타브 높은 음이 됩니다! (예: C4 262Hz ➡️ C5 524Hz)

📊 디버깅 및 시리얼 모니터 음계 모니터링

각 버튼이 제대로 감지되고 있는지 시리얼 모니터로 실시간 확인할 수 있습니다.

• 스위치 불량이나 접촉 불량이 발생하면 특정 건반만 소리가 나지 않습니다.
• Serial.print("Pressed Key: "); Serial.println(i); 코드를 추가하여 하드웨어 접촉 여부를 소프트웨어로 즉시 진단할 수 있습니다.

🌟 도로시와 지니의 피아노 완성 축하! 🏆

축하합니다! 직접 제작한 7음계 미니 피아노로 나만의 음악회를 열어보세요.

📋 핵심 요약 체크리스트

• 배열(Array) 활용: notes[7] 배열로 음계 주파수를 관리하여 하드코딩 중복을 제거했습니다.
• 반복문 키 스캔: for 루프를 사용해 7개의 입력 핀을 단 한 번의 순회로 효율적으로 검사했습니다.
• tone() 과 noTone()의 조화: 건반을 누를 때만 울리고 손을 떼면 즉시 멈추는 직관적인 악기를 완성했습니다.

👧 도로시: “도-레-미-파-솔-라-시! 소리가 너무 맑고 예뻐! 진짜 내가 연주하는 건반이야!”
👨‍🏫 이호진 교수님: “훌륭해! 다음 시간에는 버튼 입력으로 여러 개의 LED를 순차적으로 제어하는 디지털 다중 LED 실습으로 넘어가 보자!”