基于单片机的MIDI电子琴的设计

BillScot2

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
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
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。
关键词:电子琴; MIDI;单片机
0引言
在电子音乐领域,自从20世纪末期MIDI(乐器数字
- u2 C8 x& b; q' V2 v$ P# {4 Q% s2 b+ M化接口)推出和逐步规范化后,各种乐器及众多数码音视
频产品中采用MIDI技术已逐渐成为一种潮流。但是当前
3 D; T2 D% u$ i1 a) D各厂商的电子琴产品通常使用自己设计的专用音源,并且
软硬件均不对外公开,阻碍了MIDI技术的交流。作者在
7 B# l9 H& l$ Z9 j开发基于MIDI模块的音乐发生器的过程中,进行了用单
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。
1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，
$ {" A" ^* |0 }# n  G单片机AT89C51通过对所弹按键的识别,产生相应的MIDI
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
7 ^* h8 \" |% j为主控芯片,它使得键盘矩阵模块、通道和音色选择以及串
! V& {7 c0 g1 g$ a; {" S6 R: A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
部没有上拉电阻,故这里采用电阻Rμ~Re将列线拉至高电

1 q+ h/ \# q/ v  N5 m3 V" g平,与6条行线组合完成48个琴键的扫描识别,在图1中，
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
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
- p$ Q0 f: e  B. @2 U( k& MINT0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
  ?' _* B" D( V1 u) Y及通道、音色信息经CPU处理后,由串口将标准的MIDI数
/ p& A$ v$ V3 X( ]3 _9 b5 h- u据发送给MIDI音源及放大器,推动扬声器发声。
8 m9 ~3 K7 t( ]1 X" j+ y! H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
口,该板能接受标准GM MIDI命令进行音乐播放，自带3D,
2 F, z3 E0 i, h) Q2 qREVERB, CHORUS等效果处理。由于该套板的MIDI接口采
( z4 A! K  z% E0 L- X( g+ [6 ^0 V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
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
2 J( P9 P4 A9 T9 Q$ i取得信号后经小功率放大即可推动扬声器发声。
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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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