基于MATLAB数字电子琴的音乐喷泉控制系统设计

陈禄洪　邵群英　蔡伟强

摘要：本设计是以MATLAB为出发点，STM32F103系列作为硬件支撑，并且搭载音乐喷泉效果的控制系统，通过软硬件结合，设计出友好的人机交互GUI界面，實现了基于MATLAB数字电子琴的音乐喷泉控制系统。

关键词：MATLAB；数字电子琴；音乐喷泉

一、引言

电子琴是艺术与现代电子技术融合的产物，是新时代乐器的骄子，它不但可以帮助我们的音乐老师进行传统音乐文化的教育教学工作，而且它又具备现代音乐，特别是电子音乐、电脑音乐的基本结构、特征，因而使我们的教师在音乐教学中更直接、更简便[1]，对培养学生的音乐感受力，开发学生的想象力，加深学生对音乐的记忆力及提高学生的听辨力和鉴赏力都有积极作用。而一部真正好的电子琴，是让学习者能更好融入到电子琴中。

基于此种情况，我们提出了基于MATLAB数字电子琴的音乐喷泉控制系统设计，本设计利用MATLAB的GUI界面来进行信号处理程序设计仿真出电子琴，并结合单片机实现音乐喷泉音响的视觉效果和听觉盛宴，更加激发学习者对学习电子琴的兴趣与耐心。

二、软件设计

此部分设计大部分在MATLAB的GUI界面中完成，在界面设计之前弄清楚了不同音阶对应的不同频率的关系（如图1）。

在GUI界面设计中，用画图工具把电子琴的框架设计出来后，在每个琴键的回调函数中添加对应音阶的代码，编译运行后，能实现每个琴键可鼠标控制，且发出对应音阶的声音。音阶代码如图2（以do为例）

三、硬件设计

此数字电子琴的音乐喷泉控制系统的硬件部分，主要是实现以硬件也能弹奏和喷泉的功能。本设计的芯片采用STM32F103系列，外接12个直插轻触按键来模拟对应的琴键，控制12个音符喷头的启动，形成动感喷泉效果。如图3

（一）外接12个直插轻触按键来模拟对应的琴键，形成一个小型的直接按键弹奏的电子琴，来直接控制喷泉的触发。

（二）通过MATLAB语言与C语言的混合编程，在琴键按下的瞬间发送指令给到STM32F103，对传过来的指令启动对应音阶的喷头，间接性触发音乐喷泉。

四、总结

基于MATLAB数字电子琴的音乐喷泉控制系统设计实现了软件和硬件一并控制的音乐喷泉控制系统，简便又充满乐趣，满足人们对弹琴的多样化需求及实现了数字电子琴的多样化。

参考文献：

[1]秦亮.电子琴在小学音乐教学中的功效[J].启迪与智慧 （教育）.2015.04.88

作者简介：

1.陈禄洪，1996年10月，学历：本科，职称：佛山科学技术学院 在读生.

2.邵群英，1996年11月，学历：本科，职称：佛山科学技术学院 在读生.

3.蔡伟强，1995年5月，学历：本科，职称：佛山科学技术学院 在读生.