基于MATLAB數字電子琴的音樂噴泉控制系統設計

陳祿洪　邵群英　蔡偉強

摘要：本設計是以MATLAB為出發點，STM32F103系列作為硬件支撐，并且搭載音樂噴泉效果的控制系統，通過軟硬件結合，設計出友好的人機交互GUI界面，實現了基于MATLAB數字電子琴的音樂噴泉控制系統。

關鍵詞：MATLAB；數字電子琴；音樂噴泉

一、引言

電子琴是藝術與現代電子技術融合的產物，是新時代樂器的驕子，它不但可以幫助我們的音樂老師進行傳統音樂文化的教育教學工作，而且它又具備現代音樂，特別是電子音樂、電腦音樂的基本結構、特征，因而使我們的教師在音樂教學中更直接、更簡便[1]，對培養學生的音樂感受力，開發學生的想象力，加深學生對音樂的記憶力及提高學生的聽辨力和鑒賞力都有積極作用。而一部真正好的電子琴，是讓學習者能更好融入到電子琴中。

基于此種情況，我們提出了基于MATLAB數字電子琴的音樂噴泉控制系統設計，本設計利用MATLAB的GUI界面來進行信號處理程序設計仿真出電子琴，并結合單片機實現音樂噴泉音響的視覺效果和聽覺盛宴，更加激發學習者對學習電子琴的興趣與耐心。

二、軟件設計

此部分設計大部分在MATLAB的GUI界面中完成，在界面設計之前弄清楚了不同音階對應的不同頻率的關系（如圖1）。

在GUI界面設計中，用畫圖工具把電子琴的框架設計出來后，在每個琴鍵的回調函數中添加對應音階的代碼，編譯運行后，能實現每個琴鍵可鼠標控制，且發出對應音階的聲音。音階代碼如圖2（以do為例）

三、硬件設計

此數字電子琴的音樂噴泉控制系統的硬件部分，主要是實現以硬件也能彈奏和噴泉的功能。本設計的芯片采用STM32F103系列，外接12個直插輕觸按鍵來模擬對應的琴鍵，控制12個音符噴頭的啟動，形成動感噴泉效果。如圖3

（一）外接12個直插輕觸按鍵來模擬對應的琴鍵，形成一個小型的直接按鍵彈奏的電子琴，來直接控制噴泉的觸發。

（二）通過MATLAB語言與C語言的混合編程，在琴鍵按下的瞬間發送指令給到STM32F103，對傳過來的指令啟動對應音階的噴頭，間接性觸發音樂噴泉。

四、總結

基于MATLAB數字電子琴的音樂噴泉控制系統設計實現了軟件和硬件一并控制的音樂噴泉控制系統，簡便又充滿樂趣，滿足人們對彈琴的多樣化需求及實現了數字電子琴的多樣化。

參考文獻：

[1]秦亮.電子琴在小學音樂教學中的功效[J].啟迪與智慧 （教育）.2015.04.88

作者簡介：

1.陳祿洪，1996年10月，學歷：本科，職稱：佛山科學技術學院 在讀生.

2.邵群英，1996年11月，學歷：本科，職稱：佛山科學技術學院 在讀生.

3.蔡偉強，1995年5月，學歷：本科，職稱：佛山科學技術學院 在讀生.