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標題: 兒童玩具電鋼琴改裝成拉弦電子琴(日記) [打印本頁]

作者: dalaoshi 時間: 2023-9-5 17:40
標題: 兒童玩具電鋼琴改裝成拉弦電子琴(日記)
一個月前在某一個寶看到一臺兒童電鋼琴，37鍵，是2.2M標準鋼琴琴鍵，很便宜，于是買了一臺打算改進成拉弦電子琴，我的第一款拉弦電子琴已經制作成功，還搬上舞臺表演，并申請了中國專利，已經收到受理通知書，原本打算再買一批來改裝，但廠家倒了，買不到，只好再買一款，從頭做起，并打算把改裝過程在論壇與大家分享，也歡迎大家來提意見。

拆開后：

芯片大頭照：

打算把主控芯片換掉，用STC8代替，完成掃描后輸出MIDI碼，待續(xù)。。

作者: dalaoshi 時間: 2023-9-6 03:57
電路分析：此琴用三顆電池供電，電壓為4.5V，通過兩個硝基二級管降壓，并防止電池反接，總共有8X5條掃描線，A0-A7隔著二極管與B3-B7連接，A端接二極管正極，B端接二極管負極，掃描時讓B口的每一位輪流輸出低電位，并檢查A端的8位數(shù)據，該位若為0則表示相應的按鍵被按下，經查表可得到該鍵的排列號碼。

選用STC8作為掃描芯片，這是畫好的板，打樣回來后就可編程了。

作者: 龍小白 時間: 2023-9-6 11:57
占個沙發(fā)，關注樓主后續(xù)

作者: dalaoshi 時間: 2023-9-6 15:37

龍小白發(fā)表于 2023-9-6 11:57
占個沙發(fā)，關注樓主后續(xù)

歡迎一起來玩，我這臺也一定能成功改造完成，將來到國內推行電子琴弦樂隊也用這一款。

作者: dalaoshi 時間: 2023-9-6 16:22
拆除主控芯片：芯片用黑膠封住，什么都看不到，應該是很成熟的方案，除了掃描線輸入，還有四條DATA線，但不知道是什么功能，如果是輸出MIDI碼，那就好辦，不必搞自己的掃描版，這臺機到我家還不到一小時就被拆了，連一個音都沒有聽到，我想如果再來一臺，可以用邏輯分析儀去看看到底是什么來的，也許只是輸入端，總之自己掌握了鍵盤掃描技術就能用一粒MCU直搗龍門，與按鍵直連，不必廠家提供資料，什么琴都能改裝成功。

用銅箔覆蓋芯片四周，用350攝氏度的熱風器吹，讓主控芯片板與琴骨肉分離，讓新板入住。

也可以用恒溫臺來拆，但要把整片板與塑料支架分離，必須拆8顆螺絲，很累，就用吹算了。如果能找到平面很小的恒溫臺就好了。

作者: dalaoshi 時間: 2023-9-29 18:26
終于把板子給焊上了，之所以會這么久是因為做好的PCB還必須集運才送來，得十天八天，影響開發(fā)速度，軟件方面就容易得多，因為我之前已經做了兩款掃描電子琴琴鍵的軟件，有88鍵的，包含力度感應，相當復雜，當初幸好有網友yzwzfyz指點一番，不然還真做不出來。

現(xiàn)在這個就非常簡單了，只用到8條X線，5條Y線，可檢測40個鍵，所以把舊軟件簡化，用了兩晚就解決了，編程思路如下：

1. 向某一條Y線送出0，其他保持1，讀取X線的值（8位），這8位有某個按鍵被按下，該位是0。
2. 由于8位連接的按鍵會同時被按下，所以得用移位逐個檢測每個位，并結合Y的值算出是琴上的那個鍵被按下。
3. 確定被按下的鍵必須在記憶區(qū)相應的位置設定標記1，然后送出NOTEON的MIDI碼。
4. 沒有按下的鍵也必須在其記憶區(qū)相應的位置檢查標記，若為1表示之前已經送出NOTEON，所以必須送出NOTEOFF的MIDI碼，再把標記設為0.
5. 按鍵不必有防抖程序，因為每一次掃描會有間隔，不會出現(xiàn)連續(xù)開關的情況，經過測試的確如此。

注：Y線是連接二極管的負極，X線是連接二極管的正極。

SCANNER:             ;鍵盤掃描主程序
;LCALL DELAY3       ;這個試驗時可開，但正式使用要關。

SCANP1:                ;輸出到P1，其中一列是0，然后從P2讀入，8位代表列，如某行有按下則為0，否則為1，8行都有可能同時按下。
MOV 35H, #0       ;THIS WILL ADD TO ROW TO MAKE 0-7
MOV 32H, #5       ;8 BITS TO SHIFT
MOV 50H, #11111111B  ;THIS BYTE FOR SHIFT AND OUTPUT TO P1
MOV P1, #11111111B ;CLEAR P1 AFTER EVERY BIT SCAN
LCALL DELAY1
CLR C                   ;PUSH A ZERO INTO 50H AT FIRST ROTATE
SCANP1A:
MOV A, 50H
RLC A                   ;改用左移，第一次（C=0)被推入，變成11111110，而C變成1，第二次移0被左移，變成11111101
MOV 50H, A          ;保留進50H，下次再用
MOV P1, A          ;輸出到P1
;MOV P1, #11101111B ;第一步：這個用來檢測每一根輸出線（逐個放0，只有5根線BIT0-BIT4）

LCALL DELAY0       ;稍等

MOV A, P2          ;READ FROM P2

;LCALL SENTONEBYTE1

LCALL EACHDATA

SETB C                      ;BEFORE LOOP SET C FOR SHIFT ONE TO 50H
MOV P1, #11111111B ;CLEAR P1 AFTER EVERY BIT SCAN
LCALL DELAY1
;LCALL DELAY3

DJNZ 32H, SCANP1A    ;5 TIME LOOP

JMP SCANNER

EACHDATA:          ;32H 從8逐漸減到1，代表是那一列被設為0，與監(jiān)測到0的行相乘就得到掃描號碼。
PUSH PSW
MOV 34H, #8       ;8行檢測
MOV 33H, A          ;A 是由P2 讀來的8BIT，每個BIT代表一個掃描線與P1那個被設定為0之間的按鍵是否有按下，按下則為零。

EACHDATA1:          ;8次重復由34H控制
MOV A, 33H
LCALL COUNTPOSITION  ;先算出當前鍵的位置
MOV 3EH, A                ;回來后A是按鍵數(shù)目

LCALL KEYMAP             ;查表得到該按鍵在鍵盤上的排列號碼

MOV 3AH, A                ;保存鍵盤號碼到3AH

MOV A, 33H
RLC A                      ;向左移，檢查C看是1還是0
MOV 33H, A             ;SAVE BACK FOR NEXT ROTATE

JNC DOKEY1             ;CONTACT POINT NOT CONTACT GO NOTEOFF SUBROTINE
LCALL NOTEOFFLAH ;NOTE OFF SUBROUTINE
JMP DOKEY2
DOKEY1:
MOV A, 3AH                ;按鍵碼
;LCALL SENTONEBYTE1
LCALL NOTEONLAH    ;保存區(qū)相應位置放1
DOKEY2:

DJNZ 34H, EACHDATA1 ;8 LOOP NEEDED
DOKEYEXIT:
POP PSW
RET

NOTEOFFLAH:
MOV DPH, #0
MOV DPL, 3AH
MOVX A, @DPTR    ;READ OLD DATA
JZ NOTEOFFX
MOV A, #0
MOVX @DPTR, A       ;標志為1
LCALL SENTNOTEOFF ;送出NOTEOFF，只限一次
NOTEOFFX:
RET

NOTEONLAH:
MOV DPH, #0
MOV DPL, 3AH
MOVX A, @DPTR       ;READ OLD DATA
JNZ NOTEONX
MOV A, #1
MOVX @DPTR, A       ;標志為1
LCALL SENTNOTEON  ;送出NOTEON，只限一次
NOTEONX:
RET

SENTNOTEOFF:
MOV A, #10000000B ;MIDI NOTEOFF CHANNEL1
LCALL SENTONEBYTE1
LCALL SENTONEBYTE2
MOV A, 3AH
LCALL SENTONEBYTE1
LCALL SENTONEBYTE2
MOV A, #0
LCALL SENTONEBYTE1
LCALL SENTONEBYTE2
RET

SENTNOTEON:
MOV A, #10010000B ;MIDI NOTEON CHANNEL1
LCALL SENTONEBYTE1
LCALL SENTONEBYTE2
MOV A, 3AH
ANL A, #01111111B ;MASKING BIT7 音符
LCALL SENTONEBYTE1
LCALL SENTONEBYTE2
MOV A, #7FH          ;力度
LCALL SENTONEBYTE1
LCALL SENTONEBYTE2
RET

COUNTPOSITION: ;這個算法不一般
PUSH PSW
MOV A, 32H       ;列ROW POSITION 1-8
MOV B, #8       ;8 CONTACT POINT FOR EACH ROW
MUL AB          ;得到的數(shù)字是 8,16,24,32,40.......128
CLR C
SUBB A, #8       ;MAKE A 0,8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,88,96,104,112,120
ADD A, 34H       ;加上34H 1-8 行COLUME
POP PSW
RET

KEYMAP:          ;由于此款排列順序，無需查表，直接運算
MOV A, #50H    ;從小變大！
CLR C
SUBB A, 3EH
RET

作者: dalaoshi 時間: 2023-10-5 22:56
原來的琴沒有功放，于是采用了TDA7297功放模塊，想起很多年前我還在用2N3055/2n2955做功放，現(xiàn)在實在太方便了，實測結果聲音很大，不過靜態(tài)電流也很大，電池很快就會耗盡，打算改用數(shù)字功放，靜態(tài)電流20MA，由于我的音源模塊是立體聲的，必須有兩個喇叭，要在底座開多一個喇叭孔就麻煩了，暫時就這么用，掃描板的串口輸出直接接上一個藍牙模塊，用PC版的藍牙接收模塊，就可以彈進電腦了。

作者: Ppp0011010 時間: 2023-10-6 09:06
匯編大師，單片機匯編全還給老師了

作者: msold5 時間: 2023-10-6 11:19
這么改會不會麻煩了些？為什么不直接用MIDI模塊來做呢？

作者: dalaoshi 時間: 2023-10-6 15:48

msold5 發(fā)表于 2023-10-6 11:19
這么改會不會麻煩了些？為什么不直接用MIDI模塊來做呢？

沒找到適用的器材，得自己做，單單MIDI模塊也做不了這事的。

作者: msold5 時間: 2023-10-6 16:02

dalaoshi 發(fā)表于 2023-10-6 15:48
沒找到適用的器材，得自己做，單單MIDI模塊也做不了這事的。

沒明白你說的不適合是什么意思，單片機發(fā)送指令到MIDI，直接調用MIDI里的彎音滑音功能不是更適合制作弦類樂器嗎？

作者: 量子工業(yè) 時間: 2023-10-6 18:34
不錯的思路，成品玩具琴很好買，可以做多種改裝啊

作者: dalaoshi 時間: 2023-10-6 22:26
本帖最后由 dalaoshi 于 2023-10-7 20:12 編輯

msold5 發(fā)表于 2023-10-6 16:02
沒明白你說的不適合是什么意思，單片機發(fā)送指令到MIDI，直接調用MIDI里的彎音滑音功能不是更適合制作弦類 ...

要做的是一臺能現(xiàn)場演奏的弦樂電子琴，用四人組成樂隊來表演，用普通電子琴無法表現(xiàn)弦樂的拉弓技巧，所以必須改裝。

51hei.jpeg (359.05 KB, 下載次數(shù): 109)

作者: dalaoshi 時間: 2023-10-6 22:31

量子工業(yè) 發(fā)表于 2023-10-6 18:34
不錯的思路，成品玩具琴很好買，可以做多種改裝啊

改裝是最可行之道，那些琴鍵必須廠家投資才能生產的，電路板就可以自己做，這就是會玩電子的人的好處。

作者: msold5 時間: 2023-10-14 22:54

dalaoshi 發(fā)表于 2023-10-6 22:26
要做的是一臺能現(xiàn)場演奏的弦樂電子琴，用四人組成樂隊來表演，用普通電子琴無法表現(xiàn)弦樂的拉弓技巧，所 ...

你改得很好，我不是說用電子琴有問題，我是說用電子琴不如直接用MIDI芯片直接，電子琴里不也是調用的MIDI功能嗎？

作者: dalaoshi 時間: 2023-10-15 02:05

msold5 發(fā)表于 2023-10-14 22:54
你改得很好，我不是說用電子琴有問題，我是說用電子琴不如直接用MIDI芯片直接，電子琴里不也是調用的MIDI ...

你是說在琴里面放MIDI芯片，也就是音源芯片SAM2695， VS1053B？這些的音質都太差了，所以要將MIDI信號輸出外接高檔音源才行，我還無法找到好的音源SOC呢。

作者: dalaoshi 時間: 2023-10-16 22:53
這是琴的主控板，從以前比較復雜的板簡化而來，廢除不少按鍵，只剩5個，可用32腳的STC8G2K32S4，比較容易焊，之所以采用S4是因為又想做其他實驗，比如用兩個音源來產生合奏效果，我曾經用了4個不同牌子的音源同時演奏一個聲道，出來的效果和用一個音源一樣，因為這些音源的采樣都是一樣的，演奏也都很準確，而真樂器合奏時，會有時間點誤差，音量變化誤差，音調準確度誤差，頻率響應誤差，而且都是隨機的，這樣才有合奏效果，用S4就能夠同時控制3個音源，哈！充滿幻想，如果一人吹喇叭就有3支喇叭合奏的結果，就可以搞電子銅樂隊了。

作者: powerdruy 時間: 2023-10-25 12:49
大佬啊，居然直接上手匯編開發(fā)，雖然我現(xiàn)在也還能看懂51匯編，但是要我動手寫已經不行了，用太久的C，匯編已經退化

作者: dalaoshi 時間: 2023-10-25 22:14

powerdruy 發(fā)表于 2023-10-25 12:49
大佬啊，居然直接上手匯編開發(fā)，雖然我現(xiàn)在也還能看懂51匯編，但是要我動手寫已經不行了，用太久的C，匯編 ...

我是走投無路才呆在匯編的，當年第一次玩單片機時51C還不曾出現(xiàn)，第二次玩單片機時已經是C的天下，反正做都是自己的項目，就不想學C了。

作者: dalaoshi 時間: 2023-10-31 02:15
這是電源供應板，功放板直接用12V，聽從論壇大佬的勸告，用78M05作為穩(wěn)壓，不要用LDO，避免過沖，由于擔心鋰電池沒有過放保護，所以設計了一個電壓檢測器，用PMOS作開關，HT7050做電壓檢測器，用四個發(fā)光二極管降壓，可檢測5V以上的電壓，當電壓過低時關斷PMOS，發(fā)光二極管可用不同的顏色組合以便獲得需要檢測的電壓，我用四顆紅LED可檢測11.2V電壓，3顆可檢測9.8V電壓。另外做了個混音放大器一混合兩個音源的輸出。

LED的電壓：通常所說的LED是正向電壓,就是說LED的正極接電源正極，負極接電源負極。電壓與顏色有關系，紅、黃、黃綠的電壓是1.8—2.4v之間。白、藍、翠綠的電壓是3.0—3.6v之間。

作者: dalaoshi 時間: 2023-11-3 01:14
這是焊好的主控板，輕觸開關用到24MM的柄，才能夠穿過厚后的木板，由于這個琴鍵沒有力度感應，必須用電阻式壓力傳感器，ADC后產生壓力參數(shù)，控制電子琴音量的大小。

正面：

反面：

作者: dalaoshi 時間: 2023-11-15 00:43
終于完成整機的組裝，比較困難的就是那個拉弦模擬器的外殼，必須把所有接線都隱藏在內，現(xiàn)在還有一個接頭外露，等下次改板再說把，另外經過測試，必須重新安排電阻壓力傳感器的位置，否則拉弦時要轉換為彈撥很難操作，接下來就是寫軟件了。

整機：

控制部分：

掃描MCU：

作者: dalaoshi 時間: 2024-5-27 02:24
第三款掃描板正反面。

作者: dalaoshi 時間: 2024-12-28 13:37
經過8年的網上學習和咱們的強大供應鏈，終于開始制作100臺拉弦電子琴了。

這是最后的控制板：

作者: ygxy3075030115 時間: 2025-1-22 17:14
我就是電子琴這個行業(yè)的，不過是負責打螺絲的

作者: dalaoshi 時間: 2025-2-13 21:38

好不容易找了個兒童來演示拉弦電子琴

成功學有一個經典故事：有個推銷員被派到非洲推銷鞋子，回來報告說：“非洲人是不穿鞋的，鞋子沒有市場"，上司說：“非洲人還沒穿鞋？市場很大！”，問題在于；如何讓非洲人從不穿鞋變成穿鞋？一是砸錢搞吹銷穿鞋的好處，二是收買酋長命令必須穿鞋否則不準走路，三是用國際開發(fā)署的辦法發(fā)錢給專家寫研究報告說不穿鞋容易腳底生癌，得趕快穿鞋，如果這些辦法還是不能讓非洲人穿鞋，那就等天來幫忙，把地表溫度升高到不穿鞋就被燙到，非洲人就得穿鞋了，市場很大，發(fā)財了。
拉弦電子琴目前還處在“非洲人不穿鞋”的狀態(tài)，琴是造出來了，卻還賣沒人要，因為正統(tǒng)藝術界是不用電子琴的，正如非洲人是不穿鞋的，要讓他們接受電子琴，還得努力。不過，得自我審核，究竟要推廣的東西是否有用？比如鞋子，的的確確能保護雙腳，那就值得推廣。拉弦電子琴有用嗎？用四個鍵盤手就能組成弦樂隊，替代幾十個提琴手組成的交響樂隊弦樂組，演奏技巧包含拉弓，強弓，顫弓，跳弓，撥弦等效果，還能一鍵轉調，肯定是有用的東西，因此值得推廣。

作者: gsr64 時間: 2025-2-14 09:56
這個嘗試非常難能可貴，做的非常好。

歡迎光臨 (http://www.raoushi.com/bbs/)

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