兒童玩具電鋼琴改裝成拉弦電子琴(日記)

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-9-5 17:40

一個(gè)月前在某一個(gè)寶看到一臺(tái)兒童電鋼琴，37鍵，是2.2M標(biāo)準(zhǔn)鋼琴琴鍵，很便宜，于是買了一臺(tái)打算改進(jìn)成拉弦電子琴，我的第一款拉弦電子琴已經(jīng)制作成功，還搬上舞臺(tái)表演，并申請(qǐng)了中國(guó)專利，已經(jīng)收到受理通知書，原本打算再買一批來(lái)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(guò)程在論壇與大家分享，也歡迎大家來(lái)提意見(jiàn)。

拆開(kāi)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)。。

ID:283954 · 發(fā)表于 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(guò)兩個(gè)硝基二級(jí)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(fù)極，掃描時(shí)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(jù)，該位若為0則表示相應(yīng)的按鍵被按下，經(jīng)查表可得到該鍵的排列號(hào)碼。

選用STC8作為掃描芯片，這是畫好的板，打樣回來(lái)后就可編程了。

ID:1013588 · 發(fā)表于 2023-9-6 11:57

占個(gè)沙發(fā)，關(guān)注樓主后續(xù)

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-9-6 15:37

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

歡迎一起來(lái)玩，我這臺(tái)也一定能成功改造完成，將來(lái)到國(guó)內(nèi)推行電子琴弦樂(lè)隊(duì)也用這一款。

ID:283954 · 發(fā)表于 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(yīng)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(tái)機(jī)到我家還不到一小時(shí)就被拆了，連一個(gè)音都沒(méi)有聽(tīng)到，我想如果再來(lái)一臺(tái)，可以用邏輯分析儀去看看到底是什么來(lái)的，也許只是輸入端，總之自己掌握了鍵盤掃描技術(shù)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(fēng)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(tái)來(lái)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(tái)就好了。

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-9-29 18:26

終于把板子給焊上了，之所以會(huì)這么久是因?yàn)樽龊玫腜CB還必須集運(yùn)才送來(lái)，得十天八天，影響開(kāi)發(fā)速度，軟件方面就容易得多，因?yàn)槲抑耙呀?jīng)做了兩款掃描電子琴琴鍵的軟件，有88鍵的，包含力度感應(yīng)，相當(dāng)復(fù)雜，當(dāng)初幸好有網(wǎng)友yzwzfyz指點(diǎn)一番，不然還真做不出來(lái)。

現(xiàn)在這個(gè)就非常簡(jiǎn)單了，只用到8條X線，5條Y線，可檢測(cè)40個(gè)鍵，所以把舊軟件簡(jiǎn)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(gè)按鍵被按下，該位是0。
2. 由于8位連接的按鍵會(huì)同時(shí)被按下，所以得用移位逐個(gè)檢測(cè)每個(gè)位，并結(jié)合Y的值算出是琴上的那個(gè)鍵被按下。
3. 確定被按下的鍵必須在記憶區(qū)相應(yīng)的位置設(shè)定標(biāo)記1，然后送出NOTEON的MIDI碼。
4. 沒(méi)有按下的鍵也必須在其記憶區(qū)相應(yīng)的位置檢查標(biāo)記，若為1表示之前已經(jīng)送出NOTEON，所以必須送出NOTEOFF的MIDI碼，再把標(biāo)記設(shè)為0.
5. 按鍵不必有防抖程序，因?yàn)槊恳淮螔呙钑?huì)有間隔，不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)開(kāi)關(guān)的情況，經(jīng)過(guò)測(cè)試的確如此。

注：Y線是連接二極管的負(fù)極，X線是連接二極管的正極。

SCANNER:             ;鍵盤掃描主程序
;LCALL DELAY3       ;這個(gè)試驗(yàn)時(shí)可開(kāi)，但正式使用要關(guān)。

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(shí)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(jìn)50H，下次再用
MOV P1, A          ;輸出到P1
;MOV P1, #11101111B ;第一步：這個(gè)用來(lái)檢測(cè)每一根輸出線（逐個(gè)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(shè)為0，與監(jiān)測(cè)到0的行相乘就得到掃描號(hào)碼。
PUSH PSW
MOV 34H, #8       ;8行檢測(cè)
MOV 33H, A          ;A 是由P2 讀來(lái)的8BIT，每個(gè)BIT代表一個(gè)掃描線與P1那個(gè)被設(shè)定為0之間的按鍵是否有按下，按下則為零。

EACHDATA1:          ;8次重復(fù)由34H控制
MOV A, 33H
LCALL COUNTPOSITION  ;先算出當(dāng)前鍵的位置
MOV 3EH, A                ;回來(lái)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(hào)碼

MOV 3AH, A                ;保存鍵盤號(hào)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(yīng)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(biāo)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(biāo)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(gè)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(wú)需查表，直接運(yùn)算
MOV A, #50H    ;從小變大！
CLR C
SUBB A, 3EH
RET

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-10-5 22:56

原來(lái)的琴?zèng)]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(shí)在太方便了，實(shí)測(cè)結(jié)果聲音很大，不過(guò)靜態(tài)電流也很大，電池很快就會(huì)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(gè)喇叭，要在底座開(kāi)多一個(gè)喇叭孔就麻煩了，暫時(shí)就這么用，掃描板的串口輸出直接接上一個(gè)藍(lán)牙模塊，用PC版的藍(lán)牙接收模塊，就可以彈進(jìn)電腦了。

ID:105534 · 發(fā)表于 2023-10-6 09:06

匯編大師，單片機(jī)匯編全還給老師了

ID:444392 · 發(fā)表于 2023-10-6 11:19

這么改會(huì)不會(huì)麻煩了些？為什么不直接用MIDI模塊來(lái)做呢？

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-10-6 15:48

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

沒(méi)找到適用的器材，得自己做，單單MIDI模塊也做不了這事的。

ID:444392 · 發(fā)表于 2023-10-6 16:02

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

沒(méi)明白你說(shuō)的不適合是什么意思，單片機(jī)發(fā)送指令到MIDI，直接調(diào)用MIDI里的彎音滑音功能不是更適合制作弦類樂(lè)器嗎？

ID:1083996 · 發(fā)表于 2023-10-6 18:34

不錯(cuò)的思路，成品玩具琴很好買，可以做多種改裝啊

ID:283954 · 發(fā)表于 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(méi)明白你說(shuō)的不適合是什么意思，單片機(jī)發(fā)送指令到MIDI，直接調(diào)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(tái)能現(xiàn)場(chǎng)演奏的弦樂(lè)電子琴，用四人組成樂(lè)隊(duì)來(lái)表演，用普通電子琴無(wú)法表現(xiàn)弦樂(lè)的拉弓技巧，所以必須改裝。

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-10-6 22:31

量子工業(yè) 發(fā)表于 2023-10-6 18:34
不錯(cuò)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(chǎn)的，電路板就可以自己做，這就是會(huì)玩電子的人的好處。

ID:444392 · 發(fā)表于 2023-10-14 22:54

dalaoshi 發(fā)表于 2023-10-6 22:26
要做的是一臺(tái)能現(xiàn)場(chǎng)演奏的弦樂(lè)電子琴，用四人組成樂(lè)隊(duì)來(lái)表演，用普通電子琴無(wú)法表現(xiàn)弦樂(lè)的拉弓技巧，所 ...

你改得很好，我不是說(shuō)用電子琴有問(wèn)題，我是說(shuō)用電子琴不如直接用MIDI芯片直接，電子琴里不也是調(diào)用的MIDI功能嗎？

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-10-15 02:05

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

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

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-10-16 22:53

這是琴的主控板，從以前比較復(fù)雜的板簡(jiǎn)化而來(lái)，廢除不少按鍵，只剩5個(gè)，可用32腳的STC8G2K32S4，比較容易焊，之所以采用S4是因?yàn)橛窒胱銎渌麑?shí)驗(yàn)，比如用兩個(gè)音源來(lái)產(chǎn)生合奏效果，我曾經(jīng)用了4個(gè)不同牌子的音源同時(shí)演奏一個(gè)聲道，出來(lái)的效果和用一個(gè)音源一樣，因?yàn)檫@些音源的采樣都是一樣的，演奏也都很準(zhǔn)確，而真樂(lè)器合奏時(shí)，會(huì)有時(shí)間點(diǎn)誤差，音量變化誤差，音調(diào)準(zhǔn)確度誤差，頻率響應(yīng)誤差，而且都是隨機(jī)的，這樣才有合奏效果，用S4就能夠同時(shí)控制3個(gè)音源，哈！充滿幻想，如果一人吹喇叭就有3支喇叭合奏的結(jié)果，就可以搞電子銅樂(lè)隊(duì)了。

ID:108361 · 發(fā)表于 2023-10-25 12:49

大佬啊，居然直接上手匯編開(kāi)發(fā)，雖然我現(xiàn)在也還能看懂51匯編，但是要我動(dòng)手寫已經(jīng)不行了，用太久的C，匯編已經(jīng)退化

ID:283954 · 發(fā)表于 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(kāi)發(fā)，雖然我現(xiàn)在也還能看懂51匯編，但是要我動(dòng)手寫已經(jīng)不行了，用太久的C，匯編 ...

我是走投無(wú)路才呆在匯編的，當(dāng)年第一次玩單片機(jī)時(shí)51C還不曾出現(xiàn)，第二次玩單片機(jī)時(shí)已經(jīng)是C的天下，反正做都是自己的項(xiàng)目，就不想學(xué)C了。

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-10-31 02:15

這是電源供應(yīng)板，功放板直接用12V，聽(tīng)從論壇大佬的勸告，用78M05作為穩(wěn)壓，不要用LDO，避免過(guò)沖，由于擔(dān)心鋰電池沒(méi)有過(guò)放保護(hù)，所以設(shè)計(jì)了一個(gè)電壓檢測(cè)器，用PMOS作開(kāi)關(guān)，HT7050做電壓檢測(cè)器，用四個(gè)發(fā)光二極管降壓，可檢測(cè)5V以上的電壓，當(dāng)電壓過(guò)低時(shí)關(guān)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(cè)的電壓，我用四顆紅LED可檢測(cè)11.2V電壓，3顆可檢測(cè)9.8V電壓。另外做了個(gè)混音放大器一混合兩個(gè)音源的輸出。

LED的電壓：通常所說(shuō)的LED是正向電壓,就是說(shuō)LED的正極接電源正極，負(fù)極接電源負(fù)極。電壓與顏色有關(guān)系，紅、黃、黃綠的電壓是1.8—2.4v之間。白、藍(lán)、翠綠的電壓是3.0—3.6v之間。

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-11-3 01:14

這是焊好的主控板，輕觸開(kāi)關(guān)用到24MM的柄，才能夠穿過(guò)厚后的木板，由于這個(gè)琴鍵沒(méi)有力度感應(yīng)，必須用電阻式壓力傳感器，ADC后產(chǎn)生壓力參數(shù)，控制電子琴音量的大小。

正面：

反面：

ID:283954 · 發(fā)表于 2023-11-15 00:43

終于完成整機(jī)的組裝，比較困難的就是那個(gè)拉弦模擬器的外殼，必須把所有接線都隱藏在內(nèi)，現(xiàn)在還有一個(gè)接頭外露，等下次改板再說(shuō)把，另外經(jīng)過(guò)測(cè)試，必須重新安排電阻壓力傳感器的位置，否則拉弦時(shí)要轉(zhuǎn)換為彈撥很難操作，接下來(lái)就是寫軟件了。

整機(jī)：

控制部分：

掃描MCU：

ID:283954 · 發(fā)表于 2024-5-27 02:24

第三款掃描板正反面。

ID:283954 · 發(fā)表于 2024-12-28 13:37

經(jīng)過(guò)8年的網(wǎng)上學(xué)習(xí)和咱們的強(qiáng)大供應(yīng)鏈，終于開(kāi)始制作100臺(tái)拉弦電子琴了。

這是最后的控制板：

ID:463443 · 發(fā)表于 2025-1-22 17:14

我就是電子琴這個(gè)行業(yè)的，不過(guò)是負(fù)責(zé)打螺絲的

ID:283954 · 發(fā)表于 2025-2-13 21:38

好不容易找了個(gè)兒童來(lái)演示拉弦電子琴

成功學(xué)有一個(gè)經(jīng)典故事：有個(gè)推銷員被派到非洲推銷鞋子，回來(lái)報(bào)告說(shuō)：“非洲人是不穿鞋的，鞋子沒(méi)有市場(chǎng)"，上司說(shuō)：“非洲人還沒(méi)穿鞋？市場(chǎng)很大！”，問(wèn)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(zhǎng)命令必須穿鞋否則不準(zhǔn)走路，三是用國(guó)際開(kāi)發(fā)署的辦法發(fā)錢給專家寫研究報(bào)告說(shuō)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(lái)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(chǎng)很大，發(fā)財(cái)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(lái)了，卻還賣沒(méi)人要，因?yàn)檎y(tǒng)藝術(shù)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(guò)，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(hù)雙腳，那就值得推廣。拉弦電子琴有用嗎？用四個(gè)鍵盤手就能組成弦樂(lè)隊(duì)，替代幾十個(gè)提琴手組成的交響樂(lè)隊(duì)弦樂(lè)組，演奏技巧包含拉弓，強(qiáng)弓，顫弓，跳弓，撥弦等效果，還能一鍵轉(zhuǎn)調(diào)，肯定是有用的東西，因此值得推廣。

ID:338503 · 發(fā)表于 2025-2-14 09:56

這個(gè)嘗試非常難能可貴，做的非常好。

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