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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6 k; M9 m5 p7 H5 W$ ~
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8 d: q/ ^, B8 R2 `$ C! x& r3 z
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。& z7 p; Q+ a) c, j# [: X; p
关键词:电子琴; MIDI;单片机* t# j0 _. Q6 p3 h% p
0引言3 J: b2 z" H6 A& E' x( e
在电子音乐领域,自从20世纪末期MIDI(乐器数字" ^: U# ~0 Q- R8 D" y9 O
化接口)推出和逐步规范化后,各种乐器及众多数码音视
9 C$ l; y5 l8 a# D( K频产品中采用MIDI技术已逐渐成为一种潮流。但是当前- m8 s5 _. P) h) ]' f1 `$ k( E
各厂商的电子琴产品通常使用自己设计的专用音源,并且( G% W) P' d' h8 [2 t* X
软硬件均不对外公开,阻碍了MIDI技术的交流。作者在0 w9 |' h& L% }& m, X$ S
开发基于MIDI模块的音乐发生器的过程中,进行了用单. w0 n: y; H7 O y+ w3 Y- I
片机控制通用MIDI音源模块的相关功能制作电子琴的实6 E* W$ X1 S( M' @/ p6 Q
践,制作出具有48个按键的MIDI 电子琴，该琴支持单音& z; ^' [8 c, i6 m# `2 T) A) m
和复音弹奏,单片机以标准的MIDI波特率传送信息,通过
* r ]: e; F! W- p% \串口连接MIDI音源,从而获得优美的乐音。/ S: _* x6 A, S2 a4 L) ~6 x6 x A
1电子琴的硬件设计方案% n" D2 e0 }, s, c2 j
本电子琴包含48个按键键盘,即具有4个8度的音域，
7 \6 S4 W0 o6 x/ t单片机AT89C51通过对所弹按键的识别,产生相应的MIDI
6 u" V) ~& j) R( N消息。它支持单音弹奏和最多16个复音弹奏。电子琴结构9 t: @) \" b/ ~8 ?/ P/ A
示意图和电路原理图分别如图1和图2所示。AT89C51 作
C, ^8 ^! W' B; @: u为主控芯片,它使得键盘矩阵模块、通道和音色选择以及串: V5 F$ `- C5 h( G, L
口发送等各功能模块协调工作。48 按键行列式键盘矩阵构
: D: q: c5 K) Y1 O成MIDI电子琴的键盘扫描输人端,由于89C51的P0口内
- p2 [, H! U( b l7 Z; T部没有上拉电阻,故这里采用电阻Rμ~Re将列线拉至高电$ O% ]3 K: q6 [* g5 U: I4 k$ T; V
$ g1 G* W; e; H, T; Q* Z平,与6条行线组合完成48个琴键的扫描识别,在图1中，$ |0 p( `" t8 |8 G( B4 N: X( d z' a
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
0 @" e, Z% s. }- l/ \阵时,P0口和P2口分别作为输入/输出口使用。人机接口
% O, m" B8 ], j( N2 v: N) _( K电路则利用了单片机P1口的大部分口线,并通过或门向
8 m9 Y2 ?* {1 b7 A- cINT0发出中断请求,该部分电路主要完成MIDI电子琴的0 W- a( _$ n: [: p) T) t H
通道设置和音色选择等人机交互功能。键盘的弹奏信息以; K" n6 U/ h( g: k z
及通道、音色信息经CPU处理后,由串口将标准的MIDI数
* z2 }, `% o: R据发送给MIDI音源及放大器,推动扬声器发声。' ^; z1 T8 v m5 |( l$ q7 v
音源模块采用MD2064套板,如图3所示。它是一种模块
: _, i" D5 r- V: t" S化的MIDI音源产品，由得理电子公司开发，具有标准MD接
$ g$ B' t9 {" V口,该板能接受标准GM MIDI命令进行音乐播放，自带3D,- s$ j: J- r: @5 T8 m
REVERB, CHORUS等效果处理。由于该套板的MIDI接口采, s: L O/ C R% ]
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9 Y# `) Q1 \: o( j) j- L
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
! K$ X' T. q: l2 ~& E取得信号后经小功率放大即可推动扬声器发声。
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' j1 Z5 E3 Z- ~附件下载：, a1 j* ^! V1 R4 R6 a+ c, }+ E# v
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发表于 2020-4-22 09:53
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