这把仅手掌大小、可吸附在背包上的电吉他,完全由单片机驱动音频合成发声,不依赖物理弦震动。它用8个电容触摸点模拟8品格指板,通过算法实时生成带滤波与过载效果的音色,是嵌入式开发与音乐交互的一次轻量但完整的落地尝试。
智能速览
采用瑞萨RA2E1单片机实现全数字音频合成,无物理拾音结构
8个电容触摸按键对应8个品格,配合快捷键切换指板起始音高,扩展音域覆盖
内置喇叭直出声音,支持音色切换、音量调节、效果开关等全功能软控制
所有设计资料开源,含PCB文件、固件代码及算法说明,适合作为电子设计入门项目
实测基础音高(如E2、A2、D3)可用手机调音器验证,高频段因算法叠加和MCU性能限制识别率下降
精华内容
它不是玩具,也不是成品乐器,而是一次从灵感出发、用有限资源完成闭环的工程实践:从触摸输入、音高计算、数字合成到效果处理,全部运行在一颗低功耗Cortex-M23内核上。
硬件极简
整机尺寸约10cm×6cm,正面为覆铜PCB面板,集成8个电容触摸感应区与6根金属触点模拟琴弦;背面安装可充电锂电与微型扬声器。主控选用瑞萨RA2E1——48MHz主频、32KB RAM、256KB Flash,未外挂任何音频DAC或专用合成芯片,所有波形均靠定时器PWM+查表法实时生成。
供电模块支持USB-C充电,满电续航约2.3小时连续发声。结构上取消传统琴颈与共鸣箱,依靠背板刚性支撑与触摸响应精度保障演奏反馈。
PCB为两层板,焊接工艺可见部分焊点略显粗糙,但信号走线符合基本EMI防护要求,未出现明显底噪或串扰。
音色逻辑
音高生成基于十二平均律公式计算频率,E2(82.4Hz)至E4(329.6Hz)范围内,8个触摸点按固定音程排列,切换指板模式后整体音高偏移±5个半音,实际覆盖约2个八度。
音色处理采用三段式数字链:基础波形(方波/脉宽调制锯齿波)→ IIR滤波器(模拟低通/高通特性)→ 过载饱和(非线性映射+增益压缩),共预设4种音色:清音、爵士、硬摇滚、失真。
实测在清音模式下,E2、A2、D3基频稳定,手机调音App识别误差<±3音分;加入过载后,谐波成分增多,D3以上音符识别率降至约60%,属MCU算力与算法复杂度权衡结果。
交互设计
除8个主触摸点外,侧边设置3枚物理按键:长按切换音色、短按调节音量(共5档)、双击开启/关闭效果链。所有操作均有蜂鸣提示音与LED状态反馈。
指板切换逻辑为‘虚拟品格偏移’——例如默认模式下第1点为E2,切换至+5模式后第1点变为B2,保持8点相对音程不变。该设计规避了增加触摸点数量带来的电容耦合干扰风险,也降低固件扫描负担。
用户实测连续点击响应延迟<80ms,无丢触现象;但湿手或指甲操作时误触发率上升约17%,建议裸指操作。
它未必替代传统乐器,却清晰展示了嵌入式系统在实时音频领域的可行性边界。当算力、功耗与交互体验被压缩到极致,技术选择背后的取舍反而更值得玩味。这种不追求参数完美、但坚持功能闭环的实践路径,或许正是开源硬件最本真的生命力所在。下一个想用单片机复现什么声音?
关键评论
开源链接已放出,不限制复制,欢迎共同参与电子设计交流
PCB焊接质量有提升空间,但不影响功能实现和学习价值