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# `& ?' r& C8 B% ?" \3 W% l/ F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4 T# s# J" P& S. a+ D2 ?( O4 Z
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. A6 g6 }' i* E+ Z% x* B
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。
S9 v7 c$ d% V6 M$ c, B关键词:电子琴; MIDI;单片机* E9 P( q6 _4 [2 }: {
0引言
( J2 h6 O) Z* l/ J1 p在电子音乐领域,自从20世纪末期MIDI(乐器数字
O8 w: G; G0 e" v/ j化接口)推出和逐步规范化后,各种乐器及众多数码音视# C* i- g4 Y7 A: J7 `) c
频产品中采用MIDI技术已逐渐成为一种潮流。但是当前& B( a% {- R6 X+ r) V1 H, {. K
各厂商的电子琴产品通常使用自己设计的专用音源,并且( W' p \1 W! ?3 I& r- J: O
软硬件均不对外公开,阻碍了MIDI技术的交流。作者在
" x8 h1 ]/ T T0 `1 w9 h3 Q* S开发基于MIDI模块的音乐发生器的过程中,进行了用单+ w& b2 o$ _( p* O3 G
片机控制通用MIDI音源模块的相关功能制作电子琴的实5 `8 U+ n1 Y( ^- T5 q! d
践,制作出具有48个按键的MIDI 电子琴，该琴支持单音
" U; E2 l1 @1 I: u7 y和复音弹奏,单片机以标准的MIDI波特率传送信息,通过4 d9 w( Y* I9 o! J' X5 v
串口连接MIDI音源,从而获得优美的乐音。* g q# m- B# y7 Z! {4 P8 z
1电子琴的硬件设计方案% s9 I. U* B0 F8 s
本电子琴包含48个按键键盘,即具有4个8度的音域，0 J2 t% H6 H$ s( P! l+ X
单片机AT89C51通过对所弹按键的识别,产生相应的MIDI+ I" }5 `: _, _3 T5 }, j6 X; ?( `
消息。它支持单音弹奏和最多16个复音弹奏。电子琴结构( N5 S$ T! q; l9 t: P
示意图和电路原理图分别如图1和图2所示。AT89C51 作
+ c: A/ M9 t4 y8 g, g* t为主控芯片,它使得键盘矩阵模块、通道和音色选择以及串
" y! |; e0 |, q& @" ~# q口发送等各功能模块协调工作。48 按键行列式键盘矩阵构
; P2 y* C! {5 r1 f3 G% _- r n% Q成MIDI电子琴的键盘扫描输人端,由于89C51的P0口内* k7 `4 ?5 O4 ]# R
部没有上拉电阻,故这里采用电阻Rμ~Re将列线拉至高电/ a1 O; C8 k! s" |, Z1 \* k2 p& w+ o
1 V/ P% J8 O( U平,与6条行线组合完成48个琴键的扫描识别,在图1中，2 V* C7 [* F/ O3 P% X2 W6 O
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3 D3 d0 v9 Q. A- b
阵时,P0口和P2口分别作为输入/输出口使用。人机接口% j" `4 s4 o) @( [6 \# X
电路则利用了单片机P1口的大部分口线,并通过或门向
$ z5 {/ m% A2 U9 [# [4 eINT0发出中断请求,该部分电路主要完成MIDI电子琴的
3 K! B* o8 l( A. s# Y通道设置和音色选择等人机交互功能。键盘的弹奏信息以+ m! u% q5 {, N; e! k y
及通道、音色信息经CPU处理后,由串口将标准的MIDI数
! }/ P6 c: z! t据发送给MIDI音源及放大器,推动扬声器发声。
y3 t# w& m3 p- D音源模块采用MD2064套板,如图3所示。它是一种模块
/ \4 g. h, ~: T* G, f化的MIDI音源产品，由得理电子公司开发，具有标准MD接
, _. _0 F8 h, F5 m口,该板能接受标准GM MIDI命令进行音乐播放，自带3D,7 g# l9 f7 j" W, ?( _* c Y
REVERB, CHORUS等效果处理。由于该套板的MIDI接口采
8 Y( I0 N! D8 ~+ G5 M+ d; D# a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
# ~* k: C+ a2 h1 u4 |) c" y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
" z1 }. V& Q3 n取得信号后经小功率放大即可推动扬声器发声。
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4 s% J' `0 ?9 A6 [附件下载：) X1 i/ Y6 T- J3 S$ B. i) N
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发表于 2020-4-22 09:53
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