EDA-Piano智能钢琴🎹 软件设计💻 | 嘉立创EDA教育与开源文档中心

软件开发

项目介绍

本项目基于ESP8266 NodeMCU开发板构建，是一个支持12键触摸检测的智能钢琴，具备OLED显示、Web控制、教学模式等功能。采用SC12B触摸芯片实现高精度多键检测，支持和弦演奏和混音播放。

开发环境

软件环境：VSCode + PlatformIO
开发语言：C/C++
框架：Arduino Framework

依赖库

通过以下开源库协助本项目开发

Adafruit SSD1306：用于OLED显示屏驱动
ESPAsyncWebServer：用于Web服务器功能
ArduinoJson：用于JSON数据处理
SC12B：基于liuquanli1970/SC12B开源库修改适配

模块化

本项目采用模块化设计，各功能模块独立开发，便于维护和扩展

audio.h/.cpp：音频播放和混音处理
display.h/.cpp：OLED显示控制
touch.h/.cpp：触摸检测和多键处理
network.h/.cpp：WiFi和Web服务器
music.h/.cpp：曲谱数据和播放控制
SC12B.h/.cpp：触摸芯片驱动
config.h：系统配置参数
main.cpp：主程序入口

使用方法

基础功能

1. **触摸演奏**: 直接触摸对应按键演奏 2. **OLED实时预览**：预览按下的按键

Web 界面功能

1. **虚拟琴键**: 支持web端远控弹奏 2. **歌曲演奏**: 支持对预载歌曲的音乐演奏功能 3. **教学模式**: 支持预载歌曲的钢琴弹奏教学，会在OLED屏实时反馈。 4. **音频参数调节**: 音符时长、八度偏移、灵敏度调节。

系统配置 (config.h)

cpp

// 硬件引脚定义
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 32
#define TOUCH_INTERRUPT_PIN 14
#define BUZZER_PIN 12

// 网络配置
#define AP_SSID "EDA-Piano"
#define AP_PASSWORD ""

// 音频参数
#define DEFAULT_NOTE_DURATION 500
#define DEFAULT_OCTAVE_SHIFT 0

触摸控制接口选择

SC12B一共支持两种控制方法，分别是I2C控制和BCD端口输出，BCD端口输出很简单，只需要ADC检查电压就可以，但BCD的缺点也很明显，四个接口要配置四个不常见的电阻，而且只能单向输出触控信号，无法深入控制IC，并且BCD产生的模拟电压也无法检查多点触控，显然不符合本项目要求。因此这里我们选择IIC控制。

SC12B驱动库移植

基于[liuquanli1970/SC12B](https://github.com/liuquanli1970/SC12B)提供的库移植修改

SC12B.h 这里我们将writeRegister移动到public公开,方便外部调用。

cpp

public:
    bool writeRegister(uint8_t reg, uint8_t value);

SC12B.cpp 这里我们将begin函数中内容修改成如下，使用默认地址和默认IIC。

cpp

void SC12B::begin() {
    Wire.begin();
}

寄存器列表

触摸灵敏度调节

依照数据手册提供的寄存器配置，我们在软件端设置了16个触控等级

cpp

// 应用触摸灵敏度设置到SC12B芯片
void applyTouchSensitivity() {
    Sensitivity sensitivityLevel;
    switch(touchSensitivity) {
        case 0: sensitivityLevel = LEVEL0; break;
        case 1: sensitivityLevel = LEVEL1; break;
        case 2: sensitivityLevel = LEVEL2; break;
        case 3: sensitivityLevel = LEVEL3; break;
        case 4: sensitivityLevel = LEVEL4; break;
        case 5: sensitivityLevel = LEVEL5; break;
        case 6: sensitivityLevel = LEVEL6; break;
        case 7: sensitivityLevel = LEVEL7; break;
        case 8: sensitivityLevel = LEVEL8; break;
        case 9: sensitivityLevel = LEVEL9; break;
        case 10: sensitivityLevel = LEVEL10; break;
        case 11: sensitivityLevel = LEVEL11; break;
        case 12: sensitivityLevel = LEVEL12; break;
        case 13: sensitivityLevel = LEVEL13; break;
        case 14: sensitivityLevel = LEVEL14; break;
        case 15: sensitivityLevel = LEVEL15; break;
        default: sensitivityLevel = LEVEL0; break;
    }
    touchPannel.writeRegister(REG_Senset0, sensitivityLevel);
    touchPannel.writeRegister(REG_SensetCOM, sensitivityLevel);
}

touchPannel.writeRegister(REG_Senset0, sensitivityLevel);写入传感器0的灵敏度寄存器 touchPannel.writeRegister(REG_SensetCOM, sensitivityLevel);写入公共传感器的灵敏度寄存器

寄存器定义 (在 SC12B.h 中)

cpp

// 寄存器地址定义
#define REG_Senset0 0x00      // 传感器0灵敏度寄存器
#define REG_SensetCOM 0x01    // 公共传感器灵敏度寄存器

// 灵敏度等级枚举
typedef enum {
    LEVEL0 = 0x04,   // 最低灵敏度
    LEVEL1 = 0x15,
    LEVEL2 = 0x25,
    // ... 其他等级
    LEVEL15 = 0xFF   // 最高灵敏度
} Sensitivity;

而在硬件中还有一个可调电容可以调节灵敏度

触摸检测

对于触控的检查我们将使用上面的引脚，地址参考地址选择说明，本项目中ASEL浮空，INT用于中断检测，当INT触发硬件中断则说明有按键被触摸，此时发送IIC轮询找到对应通道即可。

cpp

/* ========== 中断驱动的触摸检测 ========== */
if (iftouch) {
    iftouch = false;
    unsigned long currentTime = millis();
    if (currentTime - lastSampleTime > SAMPLE_INTERVAL) {
        uint16_t keyValue = detectMultipleKeys();
        if (keyValue != previousKeys) {
            currentKeys = keyValue;
            previousKeys = keyValue;
            lastKeyTime = currentTime;
            int pressedKeys[12];
            int keyCount = 0;
            parseKeys(keyValue, pressedKeys, &keyCount);

            // 教学模式处理
            if (teachingMode && keyCount > 0) {
                int* melody = getCurrentMelody();
                int melodyCount = getCurrentMelodyCount();
                int expectedNote = melody[currentNoteIndex];
                if (expectedNote == 0) {
                    // 跳过休止符
                    currentNoteIndex++;
                    if (currentNoteIndex < melodyCount) {
                        expectedNote = melody[currentNoteIndex];
                    }
                }
                if (keyCount == 1 && pressedKeys[0] == expectedNote) {
                    // 按对了
                    currentNoteIndex++;
                    if (currentNoteIndex >= melodyCount) {
                        showTeachingMode(0, true, "Complete!");
                        teachingMode = false;
                    } else {
                        int nextNote = melody[currentNoteIndex];
                        if (nextNote == 0 && currentNoteIndex + 1 < melodyCount) {
                            currentNoteIndex++;
                            nextNote = melody[currentNoteIndex];
                        }
                        showTeachingMode(nextNote, true, "Good!");
                    }
                } else {
                    // 按错了
                    showTeachingMode(expectedNote, false, "Error!");
                }
            } else if (teachingMode) {
                // 教学模式但没有按键，显示下一个要按的键
                int* melody = getCurrentMelody();
                int melodyCount = getCurrentMelodyCount();
                int nextNote = melody[currentNoteIndex];
                if (nextNote == 0 && currentNoteIndex + 1 < melodyCount) {
                    currentNoteIndex++;
                    nextNote = melody[currentNoteIndex];
                }
                showTeachingMode(nextNote, false, "");
            } else {
                // 正常模式
                displayMultipleKeys(pressedKeys, keyCount);
            }

            if (keyCount > 0) {
                playMultipleNotes(pressedKeys, keyCount);
            } else {
                stopAllAudio();
            }
        }
        lastSampleTime = currentTime;
    }
}

主机发送： START -> 0x40(写) -> ACK -> 0x08(REG_OUTPUT1) -> ACK -> RESTART -> 0x41(读) -> ACK

从机响应： DATA1 -> ACK -> STOP

多次采样： 连续5次轮询避免单次采样的不稳定性 1ms间隔确保采样的时间分散性

防抖处理： 20ms防抖时间避免按键抖动只有状态真正改变才处理

HTML页面显示

这部分不细讲了，和前面EDA-Robot的项目的基本一致，移植过来的，通过路由创建RESTful API，然后页面按钮触发发get/post，由路由监听到后执行对应任务。

cpp

void setupWebServer() {
    // 主页面
    server.on("/", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        request->send(200, "text/html", generateMainPage());
    });

    // 状态API
    server.on("/status", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        String json = "{\"duration\":" + String(noteDuration) +
                     ",\"octave\":" + String(octaveShift) +
                     ",\"sensitivity\":" + String(touchSensitivity) +
                     ",\"wifi\":" + String(wifiConnected ? "true" : "false") + "}";
        request->send(200, "application/json", json);
    });

    // 播放音符API
    for(int i = 1; i <= 12; i++) {
        String path = "/play/" + String(i);
        server.on(path.c_str(), HTTP_GET, [i](AsyncWebServerRequest *request){
            webCommand = i;
            webCommandPending = true;
            request->send(200, "text/plain", "OK");
        });
    }

    // 和弦API
    server.on("/chord/1,5,8", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        webCommand = 201;
        webCommandPending = true;
        request->send(200, "text/plain", "OK");
    });
    server.on("/chord/6,10,1", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        webCommand = 202;
        webCommandPending = true;
        request->send(200, "text/plain", "OK");
    });
    server.on("/chord/8,12,3", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        webCommand = 203;
        webCommandPending = true;
        request->send(200, "text/plain", "OK");
    });

    // 歌曲播放API
    server.on("/song/play", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        if (request->hasParam("id")) {
            int songId = request->getParam("id")->value().toInt();
            setCurrentSong(songId);
            webCommand = 300;
            webCommandPending = true;
            request->send(200, "text/plain", "OK");
        } else {
            request->send(400, "text/plain", "Missing song ID");
        }
    });

    // 教学模式API
    server.on("/teaching/start", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        if (request->hasParam("id")) {
            int songId = request->getParam("id")->value().toInt();
            setCurrentSong(songId);
            webCommand = 400;
            webCommandPending = true;
            request->send(200, "text/plain", "OK");
        } else {
            request->send(400, "text/plain", "Missing song ID");
        }
    });

    // 控制命令
    server.on("/stop", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        webCommand = 100;
        webCommandPending = true;
        request->send(200, "text/plain", "OK");
    });

    // 设置API
    server.on("/set/duration", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        if (request->hasParam("value")) {
            int dur = request->getParam("value")->value().toInt();
            if (dur >= 100 && dur <= 2000) {
                noteDuration = dur;
                request->send(200, "text/plain", "OK");
            } else {
                request->send(400, "text/plain", "Invalid duration");
            }
        } else {
            request->send(400, "text/plain", "Missing value parameter");
        }
    });

    server.on("/set/octave", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        if (request->hasParam("value")) {
            int oct = request->getParam("value")->value().toInt();
            if (oct >= -2 && oct <= 2) {
                octaveShift = oct;
                request->send(200, "text/plain", "OK");
            } else {
                request->send(400, "text/plain", "Invalid octave");
            }
        } else {
            request->send(400, "text/plain", "Missing value parameter");
        }
    });

    server.on("/set/sensitivity", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
        if (request->hasParam("value")) {
            int sens = request->getParam("value")->value().toInt();
            if (sens >= 0 && sens <= 15) {
                touchSensitivity = sens;
                applyTouchSensitivity();
                request->send(200, "text/plain", "OK");
            } else {
                request->send(400, "text/plain", "Invalid sensitivity");
            }
        } else {
            request->send(400, "text/plain", "Missing value parameter");
        }
    });

    server.begin();
}

模块介绍

1. audio.h/.cpp

主要功能:

基础音频频率生成 (12 个半音)
八度调节 (-2 到+2 八度)
多音符混音播放
音符持续时间控制

音频频率计算：

cpp

// 获取调整八度后的频率
int getNoteFrequency(int noteIndex) {
  if (noteIndex < 1 || noteIndex > 12) return 0;

  float freq = baseFrequencies[noteIndex];
  // 八度调节：每个八度频率翻倍或减半
  for (int i = 0; i < abs(octaveShift); i++) {
    if (octaveShift > 0) {
      freq *= 2.0;  // 升高八度
    } else if (octaveShift < 0) {
      freq /= 2.0;  // 降低八度
    }
  }
  return (int)freq;
}

多音符播放控制：

cpp

void playMultipleNotes(int* keys, int keyCount) {
  // 停止之前的播放
  isMixPlaying = false;
  noTone(BUZZER_PIN);

  if (keyCount == 0) return;

  if (keyCount == 1) {
    // 单音符使用tone函数，使用统一的音长设置
    tone(BUZZER_PIN, getNoteFrequency(keys[0]), noteDuration);
  } else {
    // 多音符使用简化混音
    mixKeyCount = keyCount;
    mixStartTime = millis();
    lastMixUpdate = micros();

    // 复制按键数组
    for (int i = 0; i < keyCount; i++) {
      mixKeys[i] = keys[i];
    }

    isMixPlaying = true;
    updateMixedTone();  // 立即开始播放
  }
}

混音播放算法：

cpp

void updateMixedTone() {
  if (!isMixPlaying || mixKeyCount == 0) return;

  // 计算混合频率（简单平均）
  float avgFrequency = 0;
  for (int i = 0; i < mixKeyCount; i++) {
    avgFrequency += getNoteFrequency(mixKeys[i]);
  }
  avgFrequency /= mixKeyCount;

  // 使用tone函数播放平均频率
  tone(BUZZER_PIN, (int)avgFrequency, 100);
}

基础音频频率数组：

cpp

// 基础音频频率（第4八度）
int baseFrequencies[] = {
  0,   // 占位，索引从1开始
  262, // 1 do (C4)
  277, // 2 升do (C#4)
  294, // 3 re (D4)
  311, // 4 升re (D#4)
  330, // 5 mi (E4)
  349, // 6 fa (F4)
  370, // 7 升fa (F#4)
  392, // 8 so (G4)
  415, // 9 升so (G#4)
  440, // 10 la (A4)
  466, // 11 升la (A#4)
  494  // 12 si (B4)
};

2. display.h/.cpp

主要功能:

钢琴键盘可视化显示
网络状态信息显示
教学模式界面
智能熄屏管理

显示界面:

钢琴键盘: 7 个白键 + 5 个黑键的完整显示
按键反馈: 实时高亮显示按下的键
状态信息: 八度、灵敏度、音符时长显示
教学模式: 引导式学习界面

熄屏功能:

支持 5 种熄屏时间设置 (10 秒-30 分钟)
触摸自动唤醒
活动时间自动跟踪

钢琴键盘绘制算法：

cpp

void drawPianoKeyboard(int* pressedKeys, int keyCount) {
  display.clearDisplay();

  // 创建按键状态映射数组
  bool keyPressed[13] = {false};
  for (int i = 0; i < keyCount; i++) {
    if (pressedKeys[i] >= 1 && pressedKeys[i] <= 12) {
      keyPressed[pressedKeys[i]] = true;
    }
  }

  // 白键和黑键映射
  int whiteKeys[] = {1, 3, 5, 6, 8, 10, 12};
  int blackKeys[] = {2, 4, 7, 9, 11};
  int blackKeyPositions[] = {0, 1, 3, 4, 5};

  // 绘制白键
  for (int i = 0; i < 7; i++) {
    int keyX = i * keyWidth;
    int keyNum = whiteKeys[i];

    display.drawRect(keyX, keyboardY, keyWidth, whiteKeyHeight, SSD1306_WHITE);

    if (keyPressed[keyNum]) {
      display.fillRect(keyX + 1, keyboardY + 1, keyWidth - 2, whiteKeyHeight - 2, SSD1306_WHITE);
    }
  }

  // 绘制黑键
  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    int whiteKeyIndex = blackKeyPositions[i];
    int keyX = whiteKeyIndex * keyWidth + keyWidth * 2/3;
    int keyNum = blackKeys[i];

    if (keyPressed[keyNum]) {
      display.fillRect(keyX, keyboardY, blackKeyWidth, blackKeyHeight, SSD1306_WHITE);
    } else {
      display.fillRect(keyX, keyboardY, blackKeyWidth, blackKeyHeight, SSD1306_WHITE);
      display.drawRect(keyX + 1, keyboardY + 1, blackKeyWidth - 2, blackKeyHeight - 2, SSD1306_BLACK);
    }
  }

  display.display();
}

熄屏管理：

cpp

void checkScreenTimeout() {
  if (screenOffMode == SCREEN_OFF_NONE || !screenOn) return;

  unsigned long currentTime = millis();
  unsigned long timeout = 0;

  switch (screenOffMode) {
    case SCREEN_OFF_10SEC:  timeout = 10 * 1000UL; break;
    case SCREEN_OFF_1MIN:   timeout = 1 * 60 * 1000UL; break;
    case SCREEN_OFF_5MIN:   timeout = 5 * 60 * 1000UL; break;
    case SCREEN_OFF_15MIN:  timeout = 15 * 60 * 1000UL; break;
    case SCREEN_OFF_30MIN:  timeout = 30 * 60 * 1000UL; break;
  }

  if (currentTime - lastActivityTime >= timeout) {
    turnOffScreen();
  }
}

3. touch.h/.cpp

主要功能:

12 通道电容触摸检测
多点触摸支持
触摸灵敏度调节
防抖处理

多触控算法:

采用 5 次采样合并算法提高检测精度
位运算解析多键同时按下
16 级灵敏度调节 (LEVEL0-LEVEL15)
中断驱动 + 轮询双重检测机制

多键检测（5 次采样合并）：

cpp

uint16_t detectMultipleKeys() {
  uint16_t combinedKeys = 0;

  for (int i = 0; i < 5; i++) {
    uint16_t keyValue = touchPannel.getKeyValue();
    combinedKeys |= keyValue;  // 位运算合并多次采样
    delay(1);
  }

  return combinedKeys;
}

键值解析（位运算解码）：

cpp

void parseKeys(uint16_t keyValue, int* pressedKeys, int* keyCount) {
  *keyCount = 0;

  if (keyValue == 0) return;

  // 标准多键检测 - 位4到位15对应键1到键12
  for (int i = 4; i < 16; i++) {
    if (keyValue & (1 << i)) {  // 位运算检测
      int keyIndex = i - 3;

      if (keyIndex >= 1 && keyIndex <= 12) {
        pressedKeys[*keyCount] = keyIndex;
        (*keyCount)++;
      }
    }
  }
}

触摸中断处理：

cpp

void IRAM_ATTR checkkey() {
  iftouch = true;  // 中断标志位
}

void initTouch() {
  pinMode(TOUCH_INTERRUPT_PIN, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(TOUCH_INTERRUPT_PIN), checkkey, CHANGE);
  touchPannel.begin();
  touchPannel.init();
  applyTouchSensitivity();
}

4. network.h/.cpp

主要功能:

WiFi 热点模式 (AP 模式)
Web 服务器 (端口 80)
RESTful API 接口
实时参数调节

Web 功能:

虚拟钢琴: 网页端可视化钢琴键盘
参数控制: 音符时长、八度、灵敏度在线调节
歌曲播放: 预置歌曲自动播放
教学模式: 网页端启动学习模式

API 接口设计:

GET /play/{1-12}        - 播放单个音符
GET /chord/{keys}       - 播放和弦
GET /song/play?id={id}  - 播放歌曲
GET /teaching/start?id={id} - 启动教学
GET /set/duration?value={ms} - 设置音符时长
GET /set/octave?value={-2~2} - 设置八度
GET /set/sensitivity?value={0~15} - 设置触摸灵敏度
GET /status             - 获取系统状态

Web 服务器核心实现:

cpp

void setupWebServer() {
  // 主页面 - 响应式钢琴界面
  server.on("/", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
    request->send(200, "text/html", generateMainPage());
  });

  // 动态API路由 - 播放音符
  for(int i = 1; i <= 12; i++) {
    String path = "/play/" + String(i);
    server.on(path.c_str(), HTTP_GET, [i](AsyncWebServerRequest *request){
      webCommand = i;
      webCommandPending = true;
      request->send(200, "text/plain", "OK");
    });
  }

  // 参数设置API - 支持实时调节
  server.on("/set/duration", HTTP_GET, [](AsyncWebServerRequest *request){
    if (request->hasParam("value")) {
      int dur = request->getParam("value")->value().toInt();
      if (dur >= 100 && dur <= 2000) {
        noteDuration = dur;
        request->send(200, "text/plain", "OK");
      } else {
        request->send(400, "text/plain", "Invalid duration");
      }
    }
  });

  server.begin();
}

命令队列处理机制:

cpp

// Web命令队列变量
volatile int webCommand = 0;
volatile bool webCommandPending = false;

void processWebCommands() {
  if (!webCommandPending) return;

  webCommandPending = false;

  if (webCommand >= 1 && webCommand <= 12) {
    // 播放单个音符
    int keys[] = {webCommand};
    playMultipleNotes(keys, 1);
  }
  else if (webCommand == 201) {
    // C大调和弦 [1,5,8]
    int keys[] = {1, 5, 8};
    playMultipleNotes(keys, 3);
  }
  else if (webCommand == 300) {
    // 启动自动播放模式
    autoPlayMode = true;
    autoPlayIndex = -1;
    lastAutoPlayTime = millis() - autoPlayInterval;
  }

  webCommand = 0;
}

5. music.h/.cpp

主要功能:

预置歌曲曲谱存储
自动播放控制
教学模式支持

内置歌曲:

一闪一闪亮晶晶: 42 个音符的完整曲谱
两只老虎: 32 个音符的经典儿歌

播放模式:

自动播放: 按曲谱顺序自动播放
教学模式: 逐个音符引导学习
实时反馈: 正确/错误提示

#include "music.h"

// "一闪一闪亮晶晶"曲谱 (C大调) - 完整版
int twinkleMelody[] = {
  1, 1, 8, 8, 10, 10, 8,   // 一闪一闪亮晶晶 (C C G G A A G)
  6, 6, 5, 5, 3, 3, 1,     // 满天都是小星星 (F F E E D D C)
  8, 8, 6, 6, 5, 5, 3,     // 挂在天空放光明 (G G F F E E D)
  8, 8, 6, 6, 5, 5, 3,     // 好像许多小眼睛 (G G F F E E D)
  1, 1, 8, 8, 10, 10, 8,   // 一闪一闪亮晶晶 (C C G G A A G)
  6, 6, 5, 5, 3, 3, 1      // 满天都是小星星 (F F E E D D C)
};
int twinkleMelodyCount = 42;

// "两只老虎"曲谱 (C大调)
int tigerMelody[] = {
  1, 3, 5, 1,              // 两只老虎 (C D E C)
  1, 3, 5, 1,              // 两只老虎 (C D E C)
  5, 6, 8,               // 跑得快 (E F G -)
  5, 6, 8,               // 跑得快 (E F G -)
  8, 10, 8, 6, 5, 1,       // 一只没有眼睛 (G A G F E C)
  8, 10, 8, 6, 5, 1,       // 一只没有尾巴 (G A G F E C)
  3, 1, 1,              // 真奇怪 (C C C -)
  3, 1, 1,                // 真奇怪 (C C C -)
};
int tigerMelodyCount = 32;

// 当前教学曲目选择 (0=一闪一闪亮晶晶, 1=两只老虎)
int currentSong = 0;

// 获取当前教学曲谱
int* getCurrentMelody() {
  return currentSong == SONG_TWINKLE ? twinkleMelody : tigerMelody;
}

int getCurrentMelodyCount() {
  return currentSong == SONG_TWINKLE ? twinkleMelodyCount : tigerMelodyCount;
}

void setCurrentSong(int songId) {
  if (songId == SONG_TWINKLE || songId == SONG_TIGER) {
    currentSong = songId;
  }
}

String getCurrentSongName() {
  return currentSong == SONG_TWINKLE ? "一闪一闪亮晶晶" : "两只老虎";
}

6. SC12B.h/.cpp

主要功能:

SC12B 芯片底层驱动
I2C 通信协议实现
寄存器配置管理

技术特性:

12 通道电容触摸检测
16 级灵敏度调节
I2C 地址: 0x40
支持同时多键检测

寄存器配置:

cpp

#define REG_Senset0   0x00  // 灵敏度设置
#define REG_SensetCOM 0x01  // 公共灵敏度
#define REG_OUTPUT1   0x08  // 输出寄存器1
#define REG_OUTPUT2   0x09  // 输出寄存器2

7. config.h - 系统配置参数

硬件配置:

cpp

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 32
#define TOUCH_INTERRUPT_PIN 14
#define BUZZER_PIN 12

功能参数:

cpp

#define DEFAULT_NOTE_DURATION 500    // 默认音符时长
#define DEFAULT_OCTAVE_SHIFT 0       // 默认八度
#define DEFAULT_TOUCH_SENSITIVITY 0  // 默认触摸灵敏度

8. main.cpp

主要功能:

系统初始化协调
主循环任务调度
多任务并发处理

系统初始化流程:

cpp

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // 按顺序初始化各个模块
  initAudio();     // 音频系统初始化
  initTouch();     // 触摸检测初始化
  initDisplay();   // OLED显示初始化
  initNetwork();   // WiFi网络初始化

  // 显示启动信息
  showStartupScreen();
  showNetworkInfo();
  setupWebServer();

  delay(3000);
  displayMultipleKeys(0, 0);  // 显示初始界面
}

主循环任务调度:

cpp

void loop() {
  /* ========== 混音播放状态维护 ========== */
  if (isMixPlaying) {
    unsigned long currentMicros = micros();
    if (currentMicros - lastMixUpdate >= MIX_UPDATE_INTERVAL) {
      updateMixedTone();
      lastMixUpdate = currentMicros;
    }
  }

  /* ========== 熄屏检测 ========== */
  checkScreenTimeout();

  /* ========== 触摸控制检测 ========== */
  unsigned long currentTime = millis();
  if (currentTime - lastSampleTime > SAMPLE_INTERVAL) {
    uint16_t keyValue = detectMultipleKeys();

    if (keyValue != previousKeys && currentTime - lastKeyTime > KEY_DEBOUNCE_TIME) {
      updateScreenActivity();  // 触摸时唤醒屏幕

      // 解析按键并处理
      int pressedKeys[12];
      int keyCount = 0;
      parseKeys(keyValue, pressedKeys, &keyCount);

      // 教学模式逻辑处理
      if (teachingMode && keyCount > 0) {
        handleTeachingMode(pressedKeys, keyCount);
      } else {
        displayMultipleKeys(pressedKeys, keyCount);
      }

      // 音频播放控制
      if (keyCount > 0) {
        playMultipleNotes(pressedKeys, keyCount);
      } else {
        stopAllAudio();
      }
    }
  }

  /* ========== 自动播放处理 ========== */
  if (autoPlayMode) {
    handleAutoPlay();
  }

  /* ========== Web命令处理 ========== */
  processWebCommands();
}

​

软件开发 ​

使用方法 ​

寄存器列表 ​

模块介绍 ​

1. audio.h/.cpp ​

2. display.h/.cpp ​

3. touch.h/.cpp ​

4. network.h/.cpp ​

5. music.h/.cpp ​

6. SC12B.h/.cpp ​

7. config.h - 系统配置参数 ​

8. main.cpp ​

软件开发

使用方法

寄存器列表

模块介绍

1. audio.h/.cpp

2. display.h/.cpp

3. touch.h/.cpp

4. network.h/.cpp

5. music.h/.cpp

6. SC12B.h/.cpp

7. config.h - 系统配置参数

8. main.cpp