【课程设计】卡林巴电子琴

创意来源

视频网站上经常能看到下图所示的乐器，这种乐器叫做卡林巴琴，靠金属弹片的震动发出声音。本项目将指导大家如何设计一款卡林巴电子琴。

项目方案

一个电子乐器的核心有两大块，按键系统和声音系统。按键系统决定了演奏时的手感，声音系统决定了乐器的表现力。为了模拟金属琴键的手感，我们使用了上图所示的这种行程开关来做琴键。这种行程开关上面也有一个金属弹片，在手感上与真实的卡林巴琴非常一致。声音系统采用PWM驱动蜂鸣器来产生不同频率的声音。

项目软硬件设计

整个项目的系统结构图如下图所示：

主控芯片采用STC15W204，SOP16封装，14个GPIO中一路用作PWM驱动蜂鸣器，另外13个GPIO连接13个琴键，可做成一个13音的卡林巴琴。3D渲染图如下图所示：

软件也比较简单，核心思想是，当有按键俺按下时，就控制PWM输出对应频率的方波来驱动蜂鸣器发出声音。程序框图如下图所示

一般的蜂鸣器都有一个响应频率范围，我尝试了几款市面上常见的蜂鸣器，发现在500Hz - 1300Hz的范围内，声音比较清澈。频率低于500Hz就会出现沙哑的声音，频率高于1300，声音强度就会降低。而且蜂鸣器的音色比较单一，只能发出弟嘀嘀的声音，所以这个版本的电子琴表现效果一般般，好在制作过程还算简单，有兴趣的读者可以自己尝试制作一个。

项目设计知识点

1. 原理图及PCB设计
2.焊接技能训练
3.51单片机最小系统
4.PWM的应用
5.按键输入的应用

预期课堂效果

该项目的主要目的是激发学生们学习的兴趣，提升学生参与课堂的积极性。

通过制作一个真实有趣的作品，让学生在这个过程中学到应学的知识，并且让学生意识到自己所学知识的应用价值。

制作及演示视频

自制卡林巴电子琴，可通过蓝牙连接手机库乐队 MIDI Boy【理科生的第一件乐器】_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili

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