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【BOULKOO】Leonardo&Mpr121纸片钢琴

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  • TA的每日心情
    开心
    2017-6-24 08:14
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2019-6-19 09:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 ForeverGeeker 于 2019-6-21 07:19 编辑

    -13eb2a714d23f566.jpg
    <关于>
    梗概: 由导电胶制作的纸片钢琴接触纸,通过传感器连接到Arduino,并模拟键盘输入到电脑。
    出生地: BK-QZGK-LAB BK-CAN-YX-LAB

    视频链接[CHINA]:


    视频链接[NATIONAL]:
    https://www.youtube.com/watch?v=KguJgxtnhYw


    <相关教程>
    Mpr121模块
    https://learn.sparkfun.com/tutorials/mpr121-hookup-guide
    http://bildr.org/2011/05/mpr121_arduino/
    Arduino模拟键盘
    http://www.ncnynl.com/archives/201607/387.html


    <设想与推论>
    主要实现的功能是触摸纸片后,反馈到Arduino是哪个键触摸,然后Arduino模拟usb键盘,
    输出到PC上,PC上键盘钢琴软件开启。之后就可以合成音了。
    QQ截图20190619081604.jpg

    主要问题也是模拟的usb键盘的,需要用到Leonardo板的Keyboard库来模拟HID键盘。
    MPR121的驱动也完成了,一个I2C口可以带4个MPR121,(地址分别是0X5A,0X5B,0X5C,0X5D。
    然后对应轮询,检测按下和弹起一个对应一个键盘按键输出。实现效果。
    FrdC1cW5sEvn-xSWlHq3jTRZK1Za.png 145235yezraasyhsuazlia.jpg

    项目中的36键我们使用了PC端的Everyonepiano软件
    自定义了按键文件,通过按键盘来实现对应的钢琴键,然后通过arduino Leonard的键盘模拟输出
    实现触摸导电油墨按键发出钢琴音的功能。
    钢琴键.png
    PS:提示下,有些MPR121模块的I2C地址是固定的,需要自行跳线更换地址,
    当时制作的就遇到一直没法多个MPR121同时工作,后面才发现模块跳线被固定了。

    <开发日志>
    目前实现了Arduino Nano一个带三个,并且读取36键的触摸信号。2018/2/13
    DSC_3396.JPG
    实现Arduino Nano对三个mpr121的引脚编号,对应打印数组内数据。
    等待购买Leonardo板,实现了函数的集成和编写。 2018/2/14
    制作导电油墨钢琴键完成2018/2/16
      工程结束2018/2/28
    -1df1bd66875ceca8.jpg

    程序介绍(工程文件于文件夹中MPR121_Paper_Paino
    注意:不要直接复制以下代码进入软件,将可能出现未知错误!


    kittenblock中小学创客名师推荐的图形化编程软件

    /*********************BOULKOO******************************
    
    编写:BOULKOO Michael_B 2018.2.13
    
    纸片钢琴 arduino端代码
    
    硬件支持:
    
    arduino lenaedo/ micro , MPR121
    
    硬件连接:
    
    arduino Leonardo/micro I2C 连接1~4个MPR121模块,ABCD的MPR121硬件分别对应1~48号引脚
    
    arduino Leonardo/micro usb连接电脑,模拟键盘输出。
    ToKeyboard() //将记录数组输出变成模拟键盘按键
    
    MPR121Check() //MPR121初始化函数,检测模块地址是否在线
    
    TandRcheck()  //检测MPR121上的引脚变动情况,采用混合扫描
    
    用户需要修改的:
    
    #define amount 模块数量
    
    uint16_t KeyBoard[50] 引脚对应的键盘按键
    
    /*********************BOULKOO******************************/
    
    #include <Wire.h> //I2C库 (通讯函数)
    
    #include <Keyboard.h> //keyboard库  (Lenaedo模拟PC键盘库函数)
    
    #include “Adafruit_MPR121.h” //MPR121库 (读取驱动模块数据函数)
    
    #define MPRA 0x5A
    
    #define MPRB 0x5B     //MPR121模块ADD脚默认地址/接地为 0x5A, 连接到 3.3V 为 0x5B      
    
    #define MPRC 0x5C     // 连接到 SDA 为 0x5C , 连接 SCL 为 0x5D (模块编号)
    
    #define MPRD 0x5D
    
    #define amount 3 //I2C总线上的数量 用户输入1~4(根据硬件来决定)
    
    uint16_t KeyBoard[50] = {‘&’,’2′,’3′,’4′,’5′,’6′,’7′,’8′,’9′,’1′,’2′,’1′,’3′,0,0};
    
    //在此用户输入每个引脚号码对应模拟键盘的键
    
    //第一个是没有用是,从第二位开始。即从1号位置开始。
    
    //创建对象
    
    Adafruit_MPR121 capA = Adafruit_MPR121(); 
    
    Adafruit_MPR121 capB =Adafruit_MPR121();
    
    Adafruit_MPR121 capC =Adafruit_MPR121();
    
    Adafruit_MPR121 capD =Adafruit_MPR121();
    
    //创建相应的状态变量  lasttouchedA是上次的状态,currtouchedA是当前状态,两者用于检测引脚状态//是否又变动。B,C,D与此相同。
    
    uint16_t lasttouchedA = 0;
    
    uint16_t currtouchedA = 0;
    
    uint16_t lasttouchedB = 0;
    
    uint16_t currtouchedB = 0;
    
    uint16_t lasttouchedC = 0;
    
    uint16_t currtouchedC = 0;
    
    uint16_t lasttouchedD = 0;
    
    uint16_t currtouchedD = 0;
    
    uint16_t Touched[50];  //变更为按下引脚的记录数组
    
    uint16_t Released[50]; //变更为松开引脚的记录数组
    
    uint8_t rom1;//缓存数组
    
    uint8_t rom2;
    
    void setup() {   //启示代码
    
      while (!Serial);        // 等待电脑打开串口
    
       Serial.begin(9600);
    
       Serial.println(” MPR121 纸片钢琴测试 “);
    
       MPR121Check();//检测I2C上的设备是否在线
    
       Keyboard.begin(); //Keyboard库初始化
    
       Keyboard.releaseAll(); //所有键盘按键松开
    
    }
    
    void MPR121Check() //MPR121初始化函数,检测是否在线
    
    //(自检函数,可以打开串口助手查看设备信息)
    
    {
    
      if(amount >= 1)
    
      {
    
         if (!capA.begin(MPRA))
    
         {
    
        Serial.println(“MPRA not found, check wiring?”);
    
        delay(100);
    
         }
    
         else
    
         {
    
         Serial.println(“MPRA found!”);
    
         }
    
      }
    
      if(amount >= 2)
    
      {
    
           if (!capB.begin(MPRB))
    
         {
    
        Serial.println(“MPRB not found, check wiring?”);
    
        delay(100);
    
         }
    
         else
    
         {
    
         Serial.println(“MPRB found!”);
    
         }
    
      }
    
      if(amount >=3)
    
      {
    
       if (!capC.begin(MPRC))
    
         {
    
        Serial.println(“MPRC not found, check wiring?”);
    
        delay(100);
    
         }
    
         else
    
         {
    
         Serial.println(“MPRC found!”);
    
         }
    
      }
    
      if(amount >=4)
    
       {
    
         if (!capD.begin(MPRD))
    
         {
    
        Serial.println(“MPRD not found, check wiring?”);
    
        delay(100);
    
         }
    
         else
    
         {
    
         Serial.println(“MPRD found!”);
    
         }
    
       }
    
    }
    
    void TandRcheck()  //检测MPR121上的引脚变动情况,采用混合扫描
    
    {
    
    uint8_t n =0;    //标志符
    
    uint8_t n2 =0;
    
    uint8_t i=0;
    
    if(amount >=1)
    
      {
    
         currtouchedA = capA.touched();                                                                                
    
    混合扫描: 在一个函数周期里面同时扫描释放的键和被按下的键,提高识别按键事件的速度和准确度。 曾使用分别扫描的,分开按别按下和识别松开的函数,效果不佳。  
      for ( i=0; i<12; i++) {
    
        // it if *is* touched and *wasnt* touched before, alert!
    
        if ((currtouchedA & _BV(i)) && !(lasttouchedA & _BV(i)) ) {                             
    
           Serial.print(i+1); Serial.println(” touched”);
    
           Touched[n] = i+1;
    
           n++;
    
        }
    
        // if it *was* touched and now *isnt*, alert!
    
        if (!(currtouchedA & _BV(i)) && (lasttouchedA & _BV(i)) ) {
    
         Serial.print(i+1); Serial.println(” released”);
    
          Released[n2] = i+1;
    
          n2++;
    
        }
    
      }
    
      // reset our state
    
        lasttouchedA = currtouchedA;
    
    }
    
    if(amount >=2)
    
    混合扫描: 此处的amount为设备个数,根据设备数量调整扫描设备个数,提高适用性。 若设备数多,识别速度可能相应降低。  
      {
    
      currtouchedB = capB.touched();
    
      for ( i=0; i<12; i++) {
    
        // it if *is* touched and *wasnt* touched before, alert!
    
        if ((currtouchedB & _BV(i)) && !(lasttouchedB & _BV(i)) ) {
    
          Serial.print(i+12+1); Serial.println(” touched”);
    
            Touched[n] = i+12+1;
    
            n++;
    
        }
    
         if (!(currtouchedB & _BV(i)) && (lasttouchedB & _BV(i)) ) {
    
           Serial.print(i+12+1); Serial.println(” released”);
    
           Released[n2] = i+12+1;
    
           n2++;
    
        }
    
      }
    
      // reset our state
    
      lasttouchedB = currtouchedB;
    
      }
    
    if(amount >=3)
    
    {
    
      currtouchedC = capC.touched();
    
      for ( i=0; i<12; i++) {
    
        // it if *is* touched and *wasnt* touched before, alert!
    
        if ((currtouchedC & _BV(i)) && !(lasttouchedC & _BV(i)) ) {
    
           Serial.print(i+12+12+1); Serial.println(” touched”);
    
            Touched[n] = i+12+12+1;
    
            n++;
    
        }
    
         if (!(currtouchedC & _BV(i)) && (lasttouchedC & _BV(i)) ) {
    
          Serial.print(i+12+12+1); Serial.println(” released”);
    
          Released[n2] = i+12+12+1;
    
          n2++;
    
        }
    
      }
    
      // reset our state
    
        lasttouchedC = currtouchedC; 
    
    }
    
    if(amount >=4)
    
    {
    
      currtouchedD = capD.touched();
    
      for (i=0; i<12; i++) {
    
        // it if *is* touched and *wasnt* touched before, alert!
    
        if ((currtouchedD & _BV(i)) && !(lasttouchedD & _BV(i)) ) {
    
            Serial.print(i+12+12+12+1); Serial.println(” touched”);
    
            Touched[n] = i+12+12+12+1;
    
            n++;
    
          }
    
        if (!(currtouchedC & _BV(i)) && (lasttouchedC & _BV(i)) ) {
    
          Serial.print(i+12+12+12+1); Serial.println(” released”);
    
          Released[n2] = i+12+12+12+1;
    
          n2++;
    
        } 
    
      }
    
      // reset our state
    
      lasttouchedD = currtouchedD; 
    
      }
    
    }
    
    void ToKeyboard() //将记录数组输出变成模拟键盘按键
    
    {
    
    转换函数: 根据用户设置的对应按键,将对应的按键编号转化为对应键盘按键,并输出到PC 串口模拟HID设备  
      uint8_t i=0;
    
      uint8_t i2=0;
    
      while(Released[i2]!= 0 || Touched!= 0)
    
      {
    
       if(Touched!= 0)
    
       {
    
        rom1 = Touched;
    
        Keyboard.press(KeyBoard[rom1]);
    
        i++;
    
       }
    
        delayMicroseconds(100);
    
       if(Released[i2]!= 0)
    
       {
    
        rom2 = Released;
    
         Keyboard.release(KeyBoard[rom2]);
    
         i2++;
    
       }
    
      }
    
      rom1 = 0;
    
      rom2 = 0;
    
      Released[0]=0;
    
      Touched[0]=0;
    
    }
    
    void loop() {                                                        //主函数直接调用相关函数进行循环
    
    TandRcheck(); //检测引脚变更
    
    ToKeyboard();  //输出到键盘
    
    }
    
    
    程序逻辑:初始化 –> 循环体  { 1检测引脚是否变动 2数据转换输出到键盘 }

    <纸片制作>
    我们可以在某宝买到廉价的石墨导电涂料,一般二三十块钱一小罐。如果买导电笔和专业导电涂料价格会比较高。
    但是廉价的石墨导电涂料溶剂味道比较大,类似于油漆味,使用时请注意通风。
    我们尝试用酒精替换原有溶剂,但是效果并不理想。酒精不能乳化原有涂料,反而能起到类似于萃取的效果把原有溶剂析出。
    我们也会在此基础上继续进行深入研究,接下来就是画钢琴了,
    这里有个比较方便的方法就是先打印一个模板,裁剪完成后铺在纸上用刮玻璃的工具刷涂料,再起模板就好了。
    QQ图片20180602000315.jpg QQ图片20180602000321.jpg QQ图片20180602000301.jpg QQ图片20180602000326.jpg QQ图片20180602000331.jpg

    源码和相关技术资料下载地址:
    https://office.boulkoo.com/desk/index.php?share/folder&user=1&sid=GQFhHC6T

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    [LV.1]初来乍到

     楼主| 发表于 2019-6-20 08:50 | 显示全部楼层
    坐沙发,居然没有人来。。。。。。。。。。
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    2019-5-9 20:49
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2019-7-14 16:36 | 显示全部楼层
    曲高和寡,我来了。最近正在做类似的项目,参考一下此文,感谢
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