儿童玩具电钢琴改装成拉弦电子琴(日记) -

标题: 儿童玩具电钢琴改装成拉弦电子琴(日记) [打印本页]

作者: dalaoshi 时间: 2023-9-5 17:40
标题: 儿童玩具电钢琴改装成拉弦电子琴(日记)
一个月前在某一个宝看到一台儿童电钢琴，37键，是2.2M标准钢琴琴键，很便宜，于是买了一台打算改进成拉弦电子琴，我的第一款拉弦电子琴已经制作成功，还搬上舞台表演，并申请了中国专利，已经收到受理通知书，原本打算再买一批来改装，但厂家倒了，买不到，只好再买一款，从头做起，并打算把改装过程在论坛与大家分享，也欢迎大家来提意见。

拆开后：

芯片大头照：

打算把主控芯片换掉，用STC8代替，完成扫描后输出MIDI码，待续。。

作者: dalaoshi 时间: 2023-9-6 03:57
电路分析：此琴用三颗电池供电，电压为4.5V，通过两个硝基二级管降压，并防止电池反接，总共有8X5条扫描线，A0-A7隔着二极管与B3-B7连接，A端接二极管正极，B端接二极管负极，扫描时让B口的每一位轮流输出低电位，并检查A端的8位数据，该位若为0则表示相应的按键被按下，经查表可得到该键的排列号码。

选用STC8作为扫描芯片，这是画好的板，打样回来后就可编程了。

作者: 龙小白 时间: 2023-9-6 11:57
占个沙发，关注楼主后续

作者: dalaoshi 时间: 2023-9-6 15:37

龙小白发表于 2023-9-6 11:57
占个沙发，关注楼主后续

欢迎一起来玩，我这台也一定能成功改造完成，将来到国内推行电子琴弦乐队也用这一款。

作者: dalaoshi 时间: 2023-9-6 16:22
拆除主控芯片：芯片用黑胶封住，什么都看不到，应该是很成熟的方案，除了扫描线输入，还有四条DATA线，但不知道是什么功能，如果是输出MIDI码，那就好办，不必搞自己的扫描版，这台机到我家还不到一小时就被拆了，连一个音都没有听到，我想如果再来一台，可以用逻辑分析仪去看看到底是什么来的，也许只是输入端，总之自己掌握了键盘扫描技术就能用一粒MCU直捣龙门，与按键直连，不必厂家提供资料，什么琴都能改装成功。

用铜箔覆盖芯片四周，用350摄氏度的热风器吹，让主控芯片板与琴骨肉分离，让新板入住。

也可以用恒温台来拆，但要把整片板与塑料支架分离，必须拆8颗螺丝，很累，就用吹算了。如果能找到平面很小的恒温台就好了。

作者: dalaoshi 时间: 2023-9-29 18:26
终于把板子给焊上了，之所以会这么久是因为做好的PCB还必须集运才送来，得十天八天，影响开发速度，软件方面就容易得多，因为我之前已经做了两款扫描电子琴琴键的软件，有88键的，包含力度感应，相当复杂，当初幸好有网友yzwzfyz指点一番，不然还真做不出来。

现在这个就非常简单了，只用到8条X线，5条Y线，可检测40个键，所以把旧软件简化，用了两晚就解决了，编程思路如下：

1. 向某一条Y线送出0，其他保持1，读取X线的值（8位），这8位有某个按键被按下，该位是0。
2. 由于8位连接的按键会同时被按下，所以得用移位逐个检测每个位，并结合Y的值算出是琴上的那个键被按下。
3. 确定被按下的键必须在记忆区相应的位置设定标记1，然后送出NOTEON的MIDI码。
4. 没有按下的键也必须在其记忆区相应的位置检查标记，若为1表示之前已经送出NOTEON，所以必须送出NOTEOFF的MIDI码，再把标记设为0.
5. 按键不必有防抖程序，因为每一次扫描会有间隔，不会出现连续开关的情况，经过测试的确如此。

注：Y线是连接二极管的负极，X线是连接二极管的正极。

SCANNER:             ;键盘扫描主程序
;LCALL DELAY3       ;这个试验时可开，但正式使用要关。

SCANP1:                ;输出到P1，其中一列是0，然后从P2读入，8位代表列，如某行有按下则为0，否则为1，8行都有可能同时按下。
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，变成11111110，而C变成1，第二次移0被左移，变成11111101
MOV 50H, A          ;保留进50H，下次再用
MOV P1, A          ;输出到P1
;MOV P1, #11101111B ;第一步：这个用来检测每一根输出线（逐个放0，只有5根线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 从8逐渐减到1，代表是那一列被设为0，与监测到0的行相乘就得到扫描号码。
PUSH PSW
MOV 34H, #8       ;8行检测
MOV 33H, A          ;A 是由P2 读来的8BIT，每个BIT代表一个扫描线与P1那个被设定为0之间的按键是否有按下，按下则为零。

EACHDATA1:          ;8次重复由34H控制
MOV A, 33H
LCALL COUNTPOSITION  ;先算出当前键的位置
MOV 3EH, A                ;回来后A是按键数目

LCALL KEYMAP             ;查表得到该按键在键盘上的排列号码

MOV 3AH, A                ;保存键盘号码到3AH

MOV A, 33H
RLC A                      ;向左移，检查C看是1还是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                ;按键码
;LCALL SENTONEBYTE1
LCALL NOTEONLAH    ;保存区相应位置放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       ;标志为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       ;标志为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: ;这个算法不一般
PUSH PSW
MOV A, 32H       ;列ROW POSITION 1-8
MOV B, #8       ;8 CONTACT POINT FOR EACH ROW
MUL AB          ;得到的数字是 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:          ;由于此款排列顺序，无需查表，直接运算
MOV A, #50H    ;从小变大！
CLR C
SUBB A, 3EH
RET

作者: dalaoshi 时间: 2023-10-5 22:56
原来的琴没有功放，于是采用了TDA7297功放模块，想起很多年前我还在用2N3055/2n2955做功放，现在实在太方便了，实测结果声音很大，不过静态电流也很大，电池很快就会耗尽，打算改用数字功放，静态电流20MA，由于我的音源模块是立体声的，必须有两个喇叭，要在底座开多一个喇叭孔就麻烦了，暂时就这么用，扫描板的串口输出直接接上一个蓝牙模块，用PC版的蓝牙接收模块，就可以弹进电脑了。

作者: Ppp0011010 时间: 2023-10-6 09:06
汇编大师，单片机汇编全还给老师了

作者: msold5 时间: 2023-10-6 11:19
这么改会不会麻烦了些？为什么不直接用MIDI模块来做呢？

作者: dalaoshi 时间: 2023-10-6 15:48

msold5 发表于 2023-10-6 11:19
这么改会不会麻烦了些？为什么不直接用MIDI模块来做呢？

没找到适用的器材，得自己做，单单MIDI模块也做不了这事的。

作者: msold5 时间: 2023-10-6 16:02

dalaoshi 发表于 2023-10-6 15:48
没找到适用的器材，得自己做，单单MIDI模块也做不了这事的。

没明白你说的不适合是什么意思，单片机发送指令到MIDI，直接调用MIDI里的弯音滑音功能不是更适合制作弦类乐器吗？

作者: 量子工业 时间: 2023-10-6 18:34
不错的思路，成品玩具琴很好买，可以做多种改装啊

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

msold5 发表于 2023-10-6 16:02
没明白你说的不适合是什么意思，单片机发送指令到MIDI，直接调用MIDI里的弯音滑音功能不是更适合制作弦类 ...

要做的是一台能现场演奏的弦乐电子琴，用四人组成乐队来表演，用普通电子琴无法表现弦乐的拉弓技巧，所以必须改装。

51hei.jpeg (359.05 KB, 下载次数: 109)

作者: dalaoshi 时间: 2023-10-6 22:31

量子工业发表于 2023-10-6 18:34
不错的思路，成品玩具琴很好买，可以做多种改装啊

改装是最可行之道，那些琴键必须厂家投资才能生产的，电路板就可以自己做，这就是会玩电子的人的好处。

作者: msold5 时间: 2023-10-14 22:54

dalaoshi 发表于 2023-10-6 22:26
要做的是一台能现场演奏的弦乐电子琴，用四人组成乐队来表演，用普通电子琴无法表现弦乐的拉弓技巧，所 ...

你改得很好，我不是说用电子琴有问题，我是说用电子琴不如直接用MIDI芯片直接，电子琴里不也是调用的MIDI功能吗？

作者: dalaoshi 时间: 2023-10-15 02:05

msold5 发表于 2023-10-14 22:54
你改得很好，我不是说用电子琴有问题，我是说用电子琴不如直接用MIDI芯片直接，电子琴里不也是调用的MIDI ...

你是说在琴里面放MIDI芯片，也就是音源芯片SAM2695， VS1053B？这些的音质都太差了，所以要将MIDI信号输出外接高档音源才行，我还无法找到好的音源SOC呢。

作者: dalaoshi 时间: 2023-10-16 22:53
这是琴的主控板，从以前比较复杂的板简化而来，废除不少按键，只剩5个，可用32脚的STC8G2K32S4，比较容易焊，之所以采用S4是因为又想做其他实验，比如用两个音源来产生合奏效果，我曾经用了4个不同牌子的音源同时演奏一个声道，出来的效果和用一个音源一样，因为这些音源的采样都是一样的，演奏也都很准确，而真乐器合奏时，会有时间点误差，音量变化误差，音调准确度误差，频率响应误差，而且都是随机的，这样才有合奏效果，用S4就能够同时控制3个音源，哈！充满幻想，如果一人吹喇叭就有3支喇叭合奏的结果，就可以搞电子铜乐队了。

作者: powerdruy 时间: 2023-10-25 12:49
大佬啊，居然直接上手汇编开发，虽然我现在也还能看懂51汇编，但是要我动手写已经不行了，用太久的C，汇编已经退化

作者: dalaoshi 时间: 2023-10-25 22:14

powerdruy 发表于 2023-10-25 12:49
大佬啊，居然直接上手汇编开发，虽然我现在也还能看懂51汇编，但是要我动手写已经不行了，用太久的C，汇编 ...

我是走投无路才呆在汇编的，当年第一次玩单片机时51C还不曾出现，第二次玩单片机时已经是C的天下，反正做都是自己的项目，就不想学C了。

作者: dalaoshi 时间: 2023-10-31 02:15
这是电源供应板，功放板直接用12V，听从论坛大佬的劝告，用78M05作为稳压，不要用LDO，避免过冲，由于担心锂电池没有过放保护，所以设计了一个电压检测器，用PMOS作开关，HT7050做电压检测器，用四个发光二极管降压，可检测5V以上的电压，当电压过低时关断PMOS，发光二极管可用不同的颜色组合以便获得需要检测的电压，我用四颗红LED可检测11.2V电压，3颗可检测9.8V电压。另外做了个混音放大器一混合两个音源的输出。

LED的电压：通常所说的LED是正向电压,就是说LED的正极接电源正极，负极接电源负极。电压与颜色有关系，红、黄、黄绿的电压是1.8—2.4v之间。白、蓝、翠绿的电压是3.0—3.6v之间。

作者: dalaoshi 时间: 2023-11-3 01:14
这是焊好的主控板，轻触开关用到24MM的柄，才能够穿过厚后的木板，由于这个琴键没有力度感应，必须用电阻式压力传感器，ADC后产生压力参数，控制电子琴音量的大小。

正面：

反面：

作者: dalaoshi 时间: 2023-11-15 00:43
终于完成整机的组装，比较困难的就是那个拉弦模拟器的外壳，必须把所有接线都隐藏在内，现在还有一个接头外露，等下次改板再说把，另外经过测试，必须重新安排电阻压力传感器的位置，否则拉弦时要转换为弹拨很难操作，接下来就是写软件了。

整机：

控制部分：

扫描MCU：

作者: dalaoshi 时间: 2024-5-27 02:24
第三款扫描板正反面。

作者: dalaoshi 时间: 2024-12-28 13:37
经过8年的网上学习和咱们的强大供应链，终于开始制作100台拉弦电子琴了。

这是最后的控制板：

作者: ygxy3075030115 时间: 2025-1-22 17:14
我就是电子琴这个行业的，不过是负责打螺丝的

作者: dalaoshi 时间: 2025-2-13 21:38

好不容易找了个儿童来演示拉弦电子琴

成功学有一个经典故事：有个推销员被派到非洲推销鞋子，回来报告说：“非洲人是不穿鞋的，鞋子没有市场"，上司说：“非洲人还没穿鞋？市场很大！”，问题在于；如何让非洲人从不穿鞋变成穿鞋？一是砸钱搞吹销穿鞋的好处，二是收买酋长命令必须穿鞋否则不准走路，三是用国际开发署的办法发钱给专家写研究报告说不穿鞋容易脚底生癌，得赶快穿鞋，如果这些办法还是不能让非洲人穿鞋，那就等天来帮忙，把地表温度升高到不穿鞋就被烫到，非洲人就得穿鞋了，市场很大，发财了。
拉弦电子琴目前还处在“非洲人不穿鞋”的状态，琴是造出来了，却还卖没人要，因为正统艺术界是不用电子琴的，正如非洲人是不穿鞋的，要让他们接受电子琴，还得努力。不过，得自我审核，究竟要推广的东西是否有用？比如鞋子，的的确确能保护双脚，那就值得推广。拉弦电子琴有用吗？用四个键盘手就能组成弦乐队，替代几十个提琴手组成的交响乐队弦乐组，演奏技巧包含拉弓，强弓，颤弓，跳弓，拨弦等效果，还能一键转调，肯定是有用的东西，因此值得推广。

作者: gsr64 时间: 2025-2-14 09:56
这个尝试非常难能可贵，做的非常好。

欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/)