【BOULKOO】Leonardo&Mpr121纸片钢琴

ForeverGeeker

<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

www.arduino.cn/thread-23148-1-1.html

https://learn.sparkfun.com/tutorials/mpr121-hookup-guide

http://www.arduino.cn/thread-23378-1-1.html

http://bildr.org/2011/05/mpr121_arduino/

Arduino模拟键盘

www.arduino.cn/thread-21472-1-1.html

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。

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。

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。

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

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

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！

[mw_shl_code=arduino,true]/*********************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

}

[/mw_shl_code]

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。

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

<版权声明>

如需转载到其他平台请联系BOULKOO官方。 Mail: mail@boulkoo.com

欢迎关注我们的微信公众号

ForeverGeeker

坐沙发，居然没有人来。。。。。。。。。。

whatmood

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

ForeverGeeker

提示一点：如果要连接多个mpr121到arduino上，市面上大多数买得到的mpr121模块是固定了i2c的地址的，需要更改电路PCB上面的连线，通过自己飞线将ADD引脚按照我教程代码中的设置方式连接到VCC或SDA或SCL上才能改变地址。（如有问题可以加 BOULKOO公众号了解更多，或邮件至我们的官方邮箱寻求帮助）

E_200

学习到了，另外请问楼主有了解MPR121的非接触检测吗？这款产品是可以在不触摸的情况下检测到手指的，但是要输值进寄存器，我尝试过但是失败了。不知楼主有无了解过

HereXianggeGe

您好，请问能放出电路图吗？想知道mpr121连在arduino的哪个口上，谢谢楼主