基于单片机的MIDI电子琴的设计

BillScot2

6 {5 P8 g9 p* f3 j! u" n0 V4 i摘要:本文设计了一种具有48个按键的MIDI电子琴,该电子琴的键盘弹奏信息以及通道、音色信息经CPU处理
% ^9 ]8 X. p2 m- A后产生相应的MIDI数据流,由串口发送给通用MIDI音源模块,经功率放大后推动扬声器发声。该电子琴支持单音
  s3 A' t" m, r$ }6 c和复音弹奏,最多支持复音数为16个,有128种音色可供选择,结构简单,具有可靠的功能和优美的音色。
1 T5 G; R0 T/ z0 ]- {* ~关键词:电子琴; MIDI;单片机
- X# Y8 M7 B7 N( K" L& C1 l0引言
+ b2 @- u7 b8 m$ W" \% h# T: I! X在电子音乐领域,自从20世纪末期MIDI(乐器数字
6 _% f. n/ g. r6 `/ y* Y& k化接口)推出和逐步规范化后,各种乐器及众多数码音视
* a# w6 U, _9 i& L, ~" p频产品中采用MIDI技术已逐渐成为一种潮流。但是当前
$ r6 H$ X& r5 \各厂商的电子琴产品通常使用自己设计的专用音源,并且
2 d1 ^* k' K, _软硬件均不对外公开,阻碍了MIDI技术的交流。作者在
& R8 Q, k$ M+ |7 B8 p开发基于MIDI模块的音乐发生器的过程中,进行了用单
; w- R/ H# U7 Y! c  _+ P片机控制通用MIDI音源模块的相关功能制作电子琴的实
践,制作出具有48个按键的MIDI 电子琴，该琴支持单音
和复音弹奏,单片机以标准的MIDI波特率传送信息,通过
串口连接MIDI音源,从而获得优美的乐音。
2 x3 m" g9 e$ F1电子琴的硬件设计方案
本电子琴包含48个按键键盘,即具有4个8度的音域，
" L4 r$ R& |! {7 B4 k! J单片机AT89C51通过对所弹按键的识别,产生相应的MIDI
2 z" k, @3 ^' j6 ^9 b; J, Q消息。它支持单音弹奏和最多16个复音弹奏。电子琴结构
示意图和电路原理图分别如图1和图2所示。AT89C51 作
为主控芯片,它使得键盘矩阵模块、通道和音色选择以及串
' {4 O+ l) R( ]& l! }+ F口发送等各功能模块协调工作。48 按键行列式键盘矩阵构
成MIDI电子琴的键盘扫描输人端,由于89C51的P0口内
, K" ~$ B, }+ E" X! r: {  R部没有上拉电阻,故这里采用电阻Rμ~Re将列线拉至高电
3 a2 O, K& }5 E1 r
; y# W; e/ A; B. l) ~' r) c平,与6条行线组合完成48个琴键的扫描识别,在图1中，
5 [3 V: H: O6 J. D3 z. d单片机与键盘矩阵间的双箭头线表示单片机在扫描键盘矩
+ L1 P6 U6 }. b! D" y- m: e, h7 }阵时,P0口和P2口分别作为输入/输出口使用。人机接口
电路则利用了单片机P1口的大部分口线,并通过或门向
6 t" _4 m" U& W1 ~  oINT0发出中断请求,该部分电路主要完成MIDI电子琴的
通道设置和音色选择等人机交互功能。键盘的弹奏信息以
及通道、音色信息经CPU处理后,由串口将标准的MIDI数
据发送给MIDI音源及放大器,推动扬声器发声。
音源模块采用MD2064套板,如图3所示。它是一种模块
化的MIDI音源产品，由得理电子公司开发，具有标准MD接
- C; Q+ L8 j: o1 z口,该板能接受标准GM MIDI命令进行音乐播放，自带3D,
% ]9 [. a# b; ~- F$ d. [' ZREVERB, CHORUS等效果处理。由于该套板的MIDI接口采
用了光耦合器,电流驱动,故设计了由Q Q等器件组成的驱动
2 y- t" i; E  |& n& |# I电路,使单片机串口数据得以正常传输。在模块的耳机输出端
取得信号后经小功率放大即可推动扬声器发声。

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1 J; p. K6 X- ]5 l1 W$ c

Monika

AT89C51 作为主控芯片,它使得键盘矩阵模块、通道和音色选择以及串口发送等各功能模块协调工作

白老大

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