基于ESP32的卡林巴琴制作教程

作为一个理工男，对音乐总有着迷之兴趣。但是在这方面一直缺乏指导，只在小学的时候上过几节音乐，记得少许简谱的概念。后来中学忙于文化课，大学选择了电子专业，与音乐就越来越远。笔者现在已经参加工作了，小时候埋在心里的种子终究会发芽，工作闲暇利用自己专业相关的知识，设计了一款电子乐器，与诸君分享。

1   卡林巴琴简介

卡林巴琴本是非洲的一种民族乐器，通过弹拨发出声音。本设计模仿卡林巴琴的外观，采用图1 所示的鼠标按键代替卡林巴琴的金属弹片，蓝牙连接手机，在手机上发出声音。

图1 鼠标按键

2   硬件设计

该设计采用ESP32 作为主控单元，ESP32 是一颗功能强大的物联网芯片，可同时支持WiFi 和蓝牙功能，20+ 可用GPIO，运行频率最高可达240 MHz，可以采用C 语言、Ardiuno、MicroPython 等方式进行开发。

整体的设计思路是先使用ESP32 的蓝牙功能实现MIDI 协议，连接手机后，与手机上的APP 配合，手机在手机上发出声音。编程语言使用的是MicroPython，上手相对比较简单，非电子专业的同学也可以尝试做一下。

图2 电子卡琳巴琴

工作原理也非常简单，当程序检测到有按键按下时，ESP32 通过蓝牙发送相应的MIDI 指令到手机，手机收到相关的指令后，在手机上播放对应的音符。

讲完了工作原理，接下来我们看下硬件设计。如果你没有PCB 板设计经验，可以尝试制作如图3 所示的简易版本，使用现成的ESP32_Dev_Kit 开发板配合鼠标按键，在一款较大的洞洞板上简单焊接就完成了。

注意，使用鼠标按键的上面；上面两个引脚分别连接GND 和ESP 的引脚。

（a）正面

（b）背面

图3 简易版卡林巴琴

如果你有一定的PCB 设计能力，建议制作图4 所示的版本，集成了锂电池充电电路和WS2812 彩灯，同时外观也更为美观，电路原理图见图5，元器件布局见图6。为了追求美观，所有的走线都放置在了PCB 板的背面。

图4 彩灯版卡林巴琴

图5 彩灯版卡林巴琴的原理图

图6 彩灯版卡林巴琴的元器件布局

3   软件设计

编程语言使用的是MicroPython，开发环境使用的是uPyCraft，程序的逻辑是先通过蓝牙实现MIDI 服务，等待手机连接，手机连接成功后当检测到有按键按下，就发送相关的MIDI 指令到手机上。

核心代码请参考电子产品世界网站论坛。代码运行后，根据手机平台的不同，使用如下方式与设备建立连接，iOS 平台见图7，安卓平台见图8。连接成功就可以在手机上演奏了。

图7 iOS平台设备连接示意

图8 安卓平台设备连接示意

（本文来源于《电子产品世界》杂志2022年4月期）