基于ESP32的卡林巴琴制作教程

作為一個理工男，對音樂總有著迷之興趣。但是在這方面一直缺乏指導，只在小學的時候上過幾節(jié)音樂，記得少許簡譜的概念。后來中學忙于文化課，大學選擇了電子專業(yè)，與音樂就越來越遠。筆者現(xiàn)在已經(jīng)參加工作了，小時候埋在心里的種子終究會發(fā)芽，工作閑暇利用自己專業(yè)相關(guān)的知識，設(shè)計了一款電子樂器，與諸君分享。

1   卡林巴琴簡介

卡林巴琴本是非洲的一種民族樂器，通過彈撥發(fā)出聲音。本設(shè)計模仿卡林巴琴的外觀，采用圖1 所示的鼠標按鍵代替卡林巴琴的金屬彈片，藍牙連接手機，在手機上發(fā)出聲音。

圖1 鼠標按鍵

2   硬件設(shè)計

該設(shè)計采用ESP32 作為主控單元，ESP32 是一顆功能強大的物聯(lián)網(wǎng)芯片，可同時支持WiFi 和藍牙功能，20+ 可用GPIO，運行頻率最高可達240 MHz，可以采用C 語言、Ardiuno、MicroPython 等方式進行開發(fā)。

整體的設(shè)計思路是先使用ESP32 的藍牙功能實現(xiàn)MIDI 協(xié)議，連接手機后，與手機上的APP 配合，手機在手機上發(fā)出聲音。編程語言使用的是MicroPython，上手相對比較簡單，非電子專業(yè)的同學也可以嘗試做一下。

圖2 電子卡琳巴琴

工作原理也非常簡單，當程序檢測到有按鍵按下時，ESP32 通過藍牙發(fā)送相應(yīng)的MIDI 指令到手機，手機收到相關(guān)的指令后，在手機上播放對應(yīng)的音符。

講完了工作原理，接下來我們看下硬件設(shè)計。如果你沒有PCB 板設(shè)計經(jīng)驗，可以嘗試制作如圖3 所示的簡易版本，使用現(xiàn)成的ESP32_Dev_Kit 開發(fā)板配合鼠標按鍵，在一款較大的洞洞板上簡單焊接就完成了。

注意，使用鼠標按鍵的上面；上面兩個引腳分別連接GND 和ESP 的引腳。

（a）正面

（b）背面

圖3 簡易版卡林巴琴

如果你有一定的PCB 設(shè)計能力，建議制作圖4 所示的版本，集成了鋰電池充電電路和WS2812 彩燈，同時外觀也更為美觀，電路原理圖見圖5，元器件布局見圖6。為了追求美觀，所有的走線都放置在了PCB 板的背面。

圖4 彩燈版卡林巴琴

圖5 彩燈版卡林巴琴的原理圖

圖6 彩燈版卡林巴琴的元器件布局

3   軟件設(shè)計

編程語言使用的是MicroPython，開發(fā)環(huán)境使用的是uPyCraft，程序的邏輯是先通過藍牙實現(xiàn)MIDI 服務(wù)，等待手機連接，手機連接成功后當檢測到有按鍵按下，就發(fā)送相關(guān)的MIDI 指令到手機上。

核心代碼請參考電子產(chǎn)品世界網(wǎng)站論壇。代碼運行后，根據(jù)手機平臺的不同，使用如下方式與設(shè)備建立連接，iOS 平臺見圖7，安卓平臺見圖8。連接成功就可以在手機上演奏了。

圖7 iOS平臺設(shè)備連接示意

圖8 安卓平臺設(shè)備連接示意

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年4月期）