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【美好生活好搭拍客】屌丝乐队终结篇之手工电子吉他

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发表于 2020-6-19 00:12:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 17696832225 于 2020-6-19 00:27 编辑

微信图片_202003270041409.jpg



吉他弹奏.gif


#设计思路#
        电子钢琴,架子鼓已经完结很久了,是时候献上终结篇手工电子吉他了,这次吉他还是继承了之前便携,可充电,可编程,自带喇叭单元,灯带显示等特点,其中还有一个强大的特点是可以切换6种不同的吉他发音,这midi非常厉害的功能,我们一起来看一下从想法设计到加工制作再到演示的全过程,视频如下:



手工制作的电子吉他

#硬件清单#
好搭 nano*1
nano扩展板*1
midi音乐模块*1
ws2812灯带1m
5V功放模块*1
喇叭4R5W*1
尼龙琴弦*6
铜箔胶带*1
充电锂电池*1
3.5mm音频线*1
开关*1,充电接口*1
杜邦线,导线若干,螺丝铜柱若干
3mm奥松切割板材
2mm亚克力透光板
电源及转接模块
TIM图片20200317152301.jpg


器材清单.png


#制作过程#
首先我们要先了解一下吉他的组成部分,对吉他有一定了解方便阅读全文,下面图片来源于网络
d53f8794a4c27d1e53444a8f16d5ad6eddc4381e.png


1.图纸设计
利用cad设计图纸,采用激光切割加工3mm奥松板和2mm亚克力透光板,图纸设计时注意提前将各类电子器件的尺寸、孔位预留,图纸与实物如下:
17272751-8f38517432cbe109.png


微信图片_202003162139025.jpg


2.电子线路设计
本次电子吉他的设计采用的是好搭 nano主控加midi音乐模块,
nano主控6个触摸引脚【8,9,10,11,12,13】作为6根琴弦【6,5,4,3,2,1】,6个触摸引脚【6,7,4,3,2,5】作为6个和弦【C,F,G,Am,Dm,Em】,触摸引脚【1】作为音色切换,可以切换6种不同的吉他发音,这midi非常强大的功能
midi音乐模块接nano主控引脚【A0】,灯带接引脚【A7】
琴弦弹奏和灯带显示对应,实现弹奏灯带变换的效果,midi音乐模块利用3.5mm音频线与功放板连接作为功放板音源输入,功放板实现声音播放
接线图.png


本次作品的电源模块为之前无人机上的锂电池,通过充放电保护板进行稳压 输出5V的电压为主控板和功放板供电,同时支持外部充电功能
微信图片_202003162139022.jpg


6根【琴弦】和6个和弦【琴钮】的接线引脚编号如下图:
琴弦和弦接线.png


3.琴弦、和弦、发音单元设计
琴弦采用尼龙弦,为了实现触摸发音,在每根琴弦上附着铜箔胶带,如下图:
微信图片_20200327004140.jpg


为了实现和弦切换,在【琴钮】部位设计了6颗铜柱与主控触摸引脚相连,用手或金属触摸可以触发不同的和弦,同时预留足够长的引线,可以利用铜箔胶带将引线附着在【琴颈】部位的琴弦上,达到左手弹奏吉他的真实效果
微信图片_202003270041403.jpg


发音单元采用的是一颗4R5W的喇叭,由5V的功放板进行驱动,安装在吉他【音孔】部位
微信图片_202003270041408.jpg


4.灯光设计
灯带的安装是部署在吉他【琴颈】部位,由三组,每组12颗2812的led组成,灯带安装好后上方安装亚克力遮光板增加美观性
微信图片_202003270041401.jpg


微信图片_202003270041402.jpg


微信图片_202003270041406.jpg


微信图片_202003270041407.jpg


微信图片_202003270041409.jpg


#吉他乐理知识普及#
了解吉他的乐理知识对编程会有很大帮助,第一个要知道的就是吉他的谱子,下图为一个C调《虫儿飞》的吉他谱子,可能不熟悉吉他的伙伴是看不懂的,不过没关系,我们不需要弹奏,只需要了解部分知识学会编程就可以了,从下面谱子里可以看到几个关键的内容,音调调,和弦,音符和指法
TIM截图20200331002122.png


可能有的伙伴还是有点陌生,我们通过下面的介绍再详细了解一下,谱子不是重点
9.png


10.png


11.png


通过上面的介绍,我们知道了吉他的一些基本指法,品格,琴弦,音调等知识,通过左手切换不同的品格,可以发出各种各样的和弦声音,音调有【C调,D调,F调,E调】等
吉他的和弦很多,没有具体的数字记载,根据不完全统计的话,吉他指板上能构成9000余个和弦,每个调的按法也不一样,但真正需要掌握的也就几十个,而最基础的也就二三十个
接下来重点来了,敲黑板
本次作品我们制作的是一个电子吉他,理论上它可以发出所有的声音,但如果我们要将吉他所有的声音全部通过一个程序模拟出来,显然是不现实的,为了降低难度,但又不失吉他的功能,我们来做一个减法,本次作品我们以C调为例将6个常用的和弦【C,F,G,Am,Dm,Em】模拟出来,弹奏一些简单的乐曲基本就够用了,如果遇到复杂的曲子可以针对曲子修改程序,到达完美演奏的效果
(本次乐理知识的学习通过网络查资料和江西刘老师的指导,这里要特别感谢刘老师)
C调下6个和弦【C,F,G,Am,Dm,Em】发音如下:
乐理1.png


乐理2.png


知道了6个和弦在6根琴弦下的发音情况,整理如下表格就可以进行编程了和弦音符表格以及接线引脚
和弦音符.png


#程序编写 #1.程序初始化
初始化程序对变量进行了定义,对音色和灯光进行了设置
程序初始化.png


2.灯光上升下降函数
灯光控制采用带参数的函数方便使用,实现了流水灯式的效果,当然灯光也可以有更多的变换形式去尝试
灯光下降.png


灯光上升.png


3.音色切换程序
音色切换利用【触摸引脚1】实现,在六个不同的吉他类型中进行选择,6个吉他类型分别是【尼龙弦吉他(古典吉他)】,【钢弦吉他(民谣吉他)】,【爵士电吉他】,【清音电吉他】,【闷音吉他】,【吉他和音】
音色切换1.png


音色切换2.png


4.主程序
主程序的功能是音色切换和触摸琴弦发音,触摸引脚【6,7,4,3,2,5】分别对应【C,F,G,Am,Dm,Em】6个和弦,触摸引脚【8,9,10,11,12,13】分别对应【6,5,4,3,2,1】6根琴弦,在不同的和弦下弹奏不同的琴弦会发出不同的声音,每个和弦对应6根琴弦的音符可以参考上面的和弦音符表格,这里将一个和弦下的音符进行程序展示,其他和弦同理,由于篇幅原因就不全部展开了,程序如下图:
主程序.png


#总结#
至此屌丝乐队三巨头已经集结完毕,坐等通告演出了,我们来看一下全家福
全家福.png


有趣的是三个乐器做完,对于之前对乐器一窍不通的我来说,谈不上会弹奏但基本能看懂不同乐器的谱子,这是我对项目完成后最大的感受,不单单是技术上的能力提升,更多的是综合能力的提升,三个不同乐器的制作,从构思制作,资料查找,图纸设计,电路设计,程序编写各个环节都会遇到预想不到的问题,制作的过程也是不断发现问题,改进解决问题的过程,这个过程是非常宝贵的, 其实一个项目的实现过程正是stem综合类课程的浓缩,科学,工程,技术,数学,音乐等综合能力也是在过程中不断提升的,更多的去享受制作过程带来的乐趣和成就感会让自己轻松很多,希望大家也能一起动手造起来,造物让生活更美好


微信图片_202003270041403.jpg
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