基于单片机的MIDI电子琴的设计
基于单片机的音乐电子琴设计
题目基于单片机的音乐电子琴设计摘要电子琴的出现可以追溯到几百年前，在这个几百年的过程中，它已经从庙堂之高飞入寻常百姓家，成为再普通不过的商品了。
作为最受大众喜爱的微型电子琴，功能齐全人性化，价格也是非常令人满意，喜爱最深的当属初学者。
嵌入式电子技术的大步迈进也间接带动了微型电子琴技术的向前发展，单片机、PLC还有FGPA各有各自的长处。
一般说来，好的产品优势之处总是不谋而合，音色效果极佳；技术成熟，系统不会紊乱；价格低；接口齐全等都是优势之处。
本次设计以STC89C52单片机为核心，除了单片机以外，系统还有三个模块：分别为键盘扫描模块，扬声器模块，和液晶显示模块。
本设计综合运用了硬件和软件，在这些基础上设计了一款简易的音乐电子琴，可以通过该设计实现对音乐的演奏。
关键词：音乐电子琴；单片机；演奏ABSTRACTFrom the invention of the electric piano several hundred years ago to now, it has entered millions of households and become a popular commodity. Especially the miniature electronic keyboard, although it is cheap, but it is powerful, it is deeply loved by customers, especially those who just started to learn piano. With the development of embedded electronic technology, the development of the miniature electronic keyboard has become more and more mature, and the use of single-chip microcomputers, PLCs, and FGPA have their merits. But overall, the outstanding products are similar, the first to produce high-quality sound effects, the second is mature technology, the system is stable, the third is low cost, and the fourth is good scalability.This design takes the STC89C52 MCU as the core. Besides the MCU, the system has three modules: the keyboard scanning module, the speaker module, and the liquid crystal display module. The design uses a combination of hardware and software. Based on these designs, a simple music keyboard is designed to enable music to be played through the design.Key words: Music Electronic organ; Single-chip computer; Play目录第一章绪论 (1)1.1研究现状 (1)1.2课题研究的目的和意义 (2)1.3国内外概况 (2)第二章硬件部分 (4)2.1 STC89C52单片机概述 (4)2.1.1晶振电路 (9)2.1.2复位电路 (7)2.2按键部分电路概述 (7)2.3 音阶设计原理 (9)2.4 Nokia5110显示简介 (12)2.5 miniplay音乐模块概述 (12)2.5.1主要功能及参数 (13)2.5.2实际应用 (13)第三章软件部分 (17)第四章硬件调试部分 (20)4.1常见的硬件故障 (20)4.2硬件调试方法 (20)结束语 (24)致谢 (25)附录A (27)附录B (28)第一章绪论1.1研究现状如今电子信息技术越来越发达，嵌入式技术也随之越来越好，并且在很多领域内都得到了运用。
基于单片机的微型电子琴研究与设计
绪论基于单片机的微型电子琴研究与设计1 绪论1.1 研究背景电子琴是现代电子科学技术发展中产物。
电子琴属于键盘乐器的一种，电子琴又被称之为“电子风琴”，是世界上电子乐器之一。
世界上的第一架电子琴是由美国的发明家卡希尔在1904年时制造出来，重达将近200吨之多。
但随着电子技术的飞速的发展，电子琴也在不断地更新换代，也在不断进步。
特别的情况是，随着科学技术的不断发展，电子琴的飞速发展超出了人们的想象，以数字技术为代表，大规模的集成电路出现改变了现状。
不仅不同种类乐器的音色能够模仿，就连许多未曾听过的声音也能表达出来。
美国、德国电子琴制造商进行各种各样的试验，最重要和最知名的电子琴是哈蒙德风琴、有两层手键盘和一套脚键盘，它在某种程度上可模仿小提琴、长笛、双簧管、打击乐器等不同乐器。
在20世纪60年代之初，电子琴制造商改进了造琴工艺水平，先后用晶体管和集成电路代替电子管，使得电子琴日趋小型化。
家用电子琴具有了自动打击乐节奏、自动配置和声及分解和弦伴奏以及人工音响等不同功能。
到了20世纪70年代中期，大规的模集成电路出现和电子计算机的广泛使用，使电子琴变得更小型化和多功能化。
此时电子琴的工作原理变为:采用固体电路，依靠电子振荡器发声，将电子音源产生的波型经频谱合成及滤波电路形成多种不同音色[6]，再经音型电路(包括产生器)形成吹、拉、弹的演奏效果。
电子琴形制不统一，有一排键盘、两排键盘、三排键盘等几种样式，其声音组合、音彩变化有不少差异。
队中经常用两排键盘电子琴。
电子琴使用钢琴谱，声音优美、宏亮演奏技巧灵活，音域宽广，力度变化幅度较大，可演奏乐队各个声部。
当然，微型电子琴表现出来的片面性也是非常清楚的，它的和声及旋律太协和、简便、音量的变化太少，在仿效不同类型弦、管乐器的时候;音色的失真比较严重。
仿效提琴的时候音色逼真程度不够，所以不能替代其它乐器。
随着科技的日新月异的变化，电子琴也变得越发与众不同。
它有着其他乐器不可取代的地方。
基于单片机的电子琴设计报告-含有经典的程序案例
设计报告课程：微机接口技术与数字控制设计名称：基于单片机的电子琴设计小组成员：学号：专业：机械电子工程日期：指导老师：成绩：1 设计任务以生活中的电子琴为设计对象，实现音乐的按键控制功用。
尽量能弹奏出和谐而优美的旋律。
2 设计目的通过单片机电子琴的设计，更深层次的了解单片机技术。
熟悉单片机的控制功用和系统原理应用。
对系统设计与实用编程有进一步强化。
体验音乐的原理与魅力。
3 设计要求设计采用C语言编程控制，巧妙的运用单片机的定时器与中断功能，实现音乐的音频、节拍的实时控制。
具体要求如下：1)构造出微单片机的最小控制系统，能实现基本框架运作；2)学习音乐音符的发音原理与节拍原理，了解音乐的神奇效果，熟悉常用歌曲的歌谱，并为下面的相关实践打好理论基础；3)采用键盘设计理念，建立键符——音符的对应关系，巧妙运用音乐的频率特性，实现按键既得特定音符的功用；4)并增加按钮控制系统运作，数码管实现实时音符（按键）符显示的功能，使按键弹奏的效果更加人性化与和谐完美。
4 设计方案与技术分析4.1 某微机控制系统简介控制系统的整体设计框架，如图1所示。
图1 电子琴设计框架图设计中涉及被控对象模块和人机交互模块的电路设计，以及软件编程部分。
这将在后面的论述中逐一介绍。
本控制系统的整体设计图，如图2所示。
图2 控制系统整体设计硬件图上图为整体的电路设计，并利用PROTEUS进行了模拟仿真。
实现了预期效果。
设计中，选用两种工作模式：试音与弹奏。
通过两个按钮控制选取，并有相应的指示灯指示工作状态。
试音用于测试系统的可行性，选取童年歌曲“两只老虎”中的几句作为检测乐谱；弹奏模式下，通过4×4矩阵式键盘，完成美妙音乐的弹奏。
操作者可以按相应的键，弹奏出特定的音乐，实现作曲与奏乐的完美体验。
并且本设计中还添加了数码显示功能，用于显示实时的显示按下的键码，同时也与音符有内在的对应关系。
下面主要介绍，为何单片机可以实现美妙音乐的实时再现。
基于单片机的MIDI电子琴的设计
维普资讯
电
子
测
量
技
术
第 ３ １卷 第 ６ 期 ２０ ０ ８年 ６月
ＥＬ ＥＣＴＲＯＮ￣ Ｍ ＥＡＳ ＥＭ［ Ｉ ＥＮＴ ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
基 于 单 片机 的 ＭＩ Ｉ电子 琴 的设 计 Ｄ
潘 晓 利
陈学 煌 祝祥 迪
ห้องสมุดไป่ตู้
（． １ 河源职业技术 学院信 息技 术系 河源 ５７０ ； 青 海师范大学物理 系 西宁 ８００ ） １００２ ． １０８
软硬件均不对外公开 ， 阻碍了 ＭＩ Ｉ Ｄ 技术的交流 。作者在
开发基 于 ＭＩ Ｉ 块 的 音乐 发 生 器 的过 程 中 ， 行 了用 单 Ｄ模 进
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 Ｃ Ｕ处 理后 ， Ｐ 由串 口将标 准 的 ＭＩＩ Ｄ 数
串 口连 接 ＭＩ Ｉ Ｄ 音源 ， 而获得 优美 的乐 音 。 从
０ 引
言
基于单片机的电子琴设计毕业设计论文
基于单片机的电子琴设计目录1 概述 (3)1.1 引言 (3)1.2 设计思路 (4)1.3 方案论证 (4)2 系统总体方案及硬件设计 (4)2.1 系统组成及总体框图 (4)2.2 元件介绍 (5)2.2.1 AT89S52 (5)2.2.2 三极管 (5)2.2.3 LED数码管 (6)2.3 按键选择方案 (6)2.4各功能模块原理图 (6)2.4.1 AT89S52模块电路原理图 (6)2.4.2 键盘扫描模块电路原理图 (7)2.4.3 数码管显示模块电路原理图 (7)2.4.4 音频处理模块电路原理图 (7)3 软件设计 (8)3.1 音乐相关知识 (8)3.2 如何用单片机实现音乐的节拍 (8)3.3 如何用单片机产生音频脉冲 (8)3.4 系统总体功能流程图 (10)4 Proteus软件仿真 (11)4.1 ISIS软件介绍 (11)4.2 仿真图介绍 (11)5 系统调试 (12)5.1 硬件调试 (12)5.2 软件调试 (12)6课程设计体会 (12)参考文献 (12)附1：源程序代码 (22)附2：系统原理图 (23)概述1.1 引言电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。
目前市场上各种品牌、型号的电子琴有上百种，由几十块的玩具电子琴到几百，几千的学习、演奏用琴真是琳琅满目，电子琴能够模仿各种音色和具有自动伴奏功能，这些是电子琴最基本的特征。
档次的高低无非是音色模仿的是否逼真，自动伴奏设计的是否丰富，或者增加了其他制作，编曲功能的。
本设计主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴系统硬件组成。
利用单片机产生不同频率来获得我们要求的7个音符，最终可随意弹奏想要表达的音乐。
并且本设计分别从原理图，主要芯片，各模块原理及各模块的程序的调试来详细阐述。
一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了，当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。
基于单片机的MIDI电子琴的设计
主程序在完成串Ｉ：１初始化、相关变量的初始化以及设 置通道后，即进入键盘扫描、发送音符消息流程，为了使按 键识别准确可靠，还设置了２个缓冲区ＢＵＦＦ。和ＢＵＦＦｚ 保存键盘扫描值。主程序流程图如图４所示。
第３ｌ卷第６期 ２００８年６月
基于单片机的ＭＩＤＩ电子琴的设计
潘晓利１ 陈学煌２祝祥迪２ （１．河源职业技术学院信息技术系 河源 ５１７０００；２．青海师范大学物理系 西宁８１０００８）
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
版的《砌ＤＩ原理与开发应用卜书中的相关章节。．
参考文献
图５音色改变子程序流程图 ２．２串口发送模块
串口发送模块主要用于发送产生的ＭＩＤＩ消息，串口 采用的模式１，发送的波特率是３１．２５ ｋＢ／ｓ。串口通过驱 动电路连接ＭＩＤＩ音源，发送ＭＩＤＩ消息。通道号存放在 变量ＣＨＡＮＮＥＬ中，通过与９０Ｈ相与，所得值就是当前所 设置的通道号。 ２．３键盘扫描模块
口 ］ 陈学煌，潘晓利．ＭＩＤＩ音源及其在声控电子乐器中 的应用［Ｊ］．电声技术，２００７，３１（７）：５９—６１．
瞳 ］ 潘晓利，陈学煌，刘永志．基于ＭＩＤＩ模块的音乐发生 器设计［Ｊ］．电子测量技术，２００７，３０（２）：１０８—１１０．
口 ］ 李朝青．单片机原理及接口技术［Ｍ］．北京：北京航天 航空大学出版社，２００１．
基于单片机的音乐电子琴设计
基于单片机的音乐电子琴设计I. IntroductionA. Background information on electronic keyboards and musical instruments.B. The purpose of this research paper.C. The impact of the electronic keyboard on music-making. II. Literature ReviewA. History of electronic keyboards and how they have evolved over time.B. Components of electronic keyboards, including amplifiers, speakers, and MIDI capabilities.C. Comparison between electronic keyboards andtraditional acoustic pianos.III. MethodologyA. Selection of microcontroller and other components for the electronic keyboard.B. Design process for creating the PCB layout and schematic for the instrument.C. Programming of the microcontroller to interface with the keyboard switches and produce sounds.IV. ResultsA. Testing of individual components and the entire electronic keyboard.B. Comparison of the sound quality and versatility of the electronic keyboard with traditional pianos and other electronic keyboards.C. Discussion of the potential uses for this electronickeyboard in music production and education.V. ConclusionA. Summary of research findings and implications for the future of music-making.B. Limitations and opportunities for further research in the field of electronic keyboards and other digital music instruments.IntroductionOver the years, technological advancements have greatly influenced the world of music-making. One major innovation in music technology is the electronic keyboard - a modern-day musical instrument that has transformed the way music is made and enjoyed. This research paper focuses on the design of a keyboard-based electronic music instrument that uses a microcontroller to produce a range of sounds, including piano, guitar, drums, and others. The purpose of this research is to explore the capabilities of the microcontroller and demonstrate how it can be used in an electronic keyboard to create a versatile and functional instrument that isaccessible to musicians at all levels of expertise.Literature ReviewElectronic keyboards have come a long way since their inception in the 1960s. Initially, they were designed to replicate the sound of traditional pianos and other keyboard instruments. However, over time, advances in technology have made electronic keyboards significantly more versatile and functional than their predecessors. Components such as amplifiers, speakers, and MIDI capabilities have all been incorporated into the design of electronic keyboards. MIDI (Musical Instrument Digital Interface) allows electronic instruments to communicate with each other and with computersto create and edit music.Electronic keyboards have many benefits over traditional pianos. They are often much lighter and more compact, making them easier to transport and store. Additionally, electronic keyboards offer a range of sounds and effects that are not possible with acoustic pianos. With the ability to change sound settings and add special effects, electronic keyboards provide the opportunity for musicians to experiment with different genres of music and express themselves in new ways.MethodologyTo design an electronic keyboard, microcontrollers are used to interface with the keys, switches, and other components of a keyboard. In this research, the ATmega328P microcontroller was selected due to its low cost and versatility. The circuit was designed using the Eagle PCB design tool, which allowed for precise placement of components on the board. The schematic was drawn in tandem with the PCB, which allowed for easier programming andtesting of the device.Next, the microcontroller was programmed tointerface with the keyboard switches and produce sounds. The programming languages used were C and C++, which provided an approachable language for programmers of all levels of experience. The programming aspect is crucial, as it allows for changes to be made quickly and easily to the device's sound settings.ResultsThe electronic keyboard was tested to ensurefunctionality of individual components and the instrument in its entirety. Overall, the electronic keyboard demonstrated ahigh level of versatility and sound quality. The extensive range of sounds that the keyboard could produce was unmatched by traditional pianos, making it an excellent device for music creation and experimentation. Due to its low cost and relatively simple components, the instrument is ideal for amateur musicians and educators.ConclusionElectronic keyboards have revolutionized the world of music-making. With its versatility and accessibility, the electronic keyboard has opened up new opportunities for musicians at all levels of expertise. The incorporation of microcontrollers into electronic keyboards has furthered this trend, by making devices that produce a broad range of sounds possible and affordable. This research demonstrates the potential applications of microcontroller-based electronic keyboards and presents future opportunities for research in the field of digital music devices. By exploring this technology, users can unlock new avenues for music-making and expression.。
基于单片机的电子琴设计
基于单片机的电子琴设计一、引言二、总体设计方案（一）设计目标设计一款基于单片机的电子琴，能够实现基本的音符演奏、音色切换、节奏控制等功能，并且具有良好的音质和稳定性。
（二）系统组成本电子琴系统主要由单片机控制模块、键盘输入模块、音频输出模块、显示模块和电源模块等部分组成。
1、单片机控制模块选用 STM32 系列单片机作为控制核心，负责处理键盘输入信号、生成音频信号、控制显示等功能。
2、键盘输入模块采用矩阵键盘，通过扫描键盘获取用户的按键操作，将其转换为对应的音符编码发送给单片机。
3、音频输出模块使用DAC 芯片将单片机生成的数字音频信号转换为模拟音频信号，再通过放大器和扬声器输出声音。
4、显示模块采用液晶显示屏，用于显示当前的演奏状态、音色选择、节奏模式等信息。
5、电源模块为整个系统提供稳定的电源供应，可采用电池供电或外接电源适配器。
三、硬件设计（一）单片机最小系统STM32 单片机的最小系统包括时钟电路、复位电路和电源电路。
时钟电路为单片机提供工作时钟，复位电路用于系统初始化，电源电路为单片机提供稳定的电源。
（二）键盘电路矩阵键盘由行线和列线组成，通过逐行扫描的方式检测按键状态。
将键盘的行线和列线分别连接到单片机的 GPIO 引脚，通过编程实现键盘扫描和按键识别。
（三）音频输出电路选用高性能的 DAC 芯片，如 PCM1794，将单片机输出的数字音频信号转换为模拟音频信号。
为了提高音频输出的质量，还需要添加放大器和滤波电路，以增强信号的功率和去除噪声。
（四）显示电路液晶显示屏通过 SPI 接口或 I2C 接口与单片机连接，单片机通过发送指令和数据来控制显示屏的显示内容。
（五）电源电路根据系统的工作电压和电流需求，选择合适的电源芯片，如LM7805 等，将输入电源转换为所需的电压，并通过滤波电容等元件提高电源的稳定性。
四、软件设计（一）主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机初始化、键盘初始化、音频输出初始化、显示初始化等。
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微处理器应用 电 子 测 量 技 术ELECT RON IC M EASU REM ENT T ECH N OLOGY 第31卷第6期2008年6月基于单片机的MIDI电子琴的设计潘晓利1 陈学煌2 祝祥迪2(1.河源职业技术学院信息技术系 河源 517000;2.青海师范大学物理系 西宁 810008)摘 要:本文设计了一种具有48个按键的M IDI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M IDI数据流,由串口发送给通用M IDI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;M I DI;单片机中图分类号:T P391.42 文献标识码:ADesign of MIDI electronic organ based on single chipPan Xiao li1 Chen Xuehuang2 Z hu Xiang di2(1.Department of Information T ech on ology,H eyu an Polytech nic,H eyuan517000;2.Departmen t of Physices,Qingh ai Normal Vniversity,Xin ing810008)Abstract:T his paper desig ns a m idi electro nic org an wit h48key s.It sends midi messages,informat ion of channels o r timbre dur ing play.T ho se info rmatio n w ill be t ransmitted to M IDI module t ho ug h R S232with baud r at e at31.25kB/s after being tr eated by CP U,and pho nat es in the loudspeaker.T his midi electr onic o rg an can not o nly be o ne key play ed but also be multi key played.T he user can set channel and timbr e f reely in this sy st em.T he desig n not o nly has simple structur e and dependable function,but also is applied to M IDI music generato r.Keywords:electr onic or gan;M IDI;sing le chip0 引 言在电子音乐领域,自从20世纪末期M IDI(乐器数字化接口)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M IDI技术已逐渐成为一种潮流。
但是当前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M IDI技术的交流。
作者在开发基于M IDI模块的音乐发生器的过程中,进行了用单片机控制通用M IDI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M IDI波特率传送信息,通过串口连接M IDI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,单片机AT89C51通过对所弹按键的识别,产生相应的M IDI 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入端,由于89C51的P0口内部没有上拉电阻,故这里采用电阻R14~R21将列线拉至高电平,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INT0发出中断请求,该部分电路主要完成M IDI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。
图1 M IDI电子琴电路结构示意图音源模块采用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MIDI接口,该板能接受标准GM MID I命令进行音乐播放,自带3D, REVERB,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Q1、Q2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取得信号后,经小功率放大即可推动扬声器发声。
174潘晓利等:基于单片机的MIDI 电子琴的设计第6期图2 M ID I 电子琴电路图图3 M D2064音源模块2 电子琴的软件设计特点该电子琴软件采用模块化设计方法,程序也较简单。
软件中各功能模块都由相应的子程序完成,主要包含通道选择模块,音色选择模块,48按键键盘扫描模块,串口发送模块等,其中为了及时完成用户命令,音色选择模块采用了中断服务子程序,可以在演奏中快速响应使用者的请求。
主程序在完成串口初始化、相关变量的初始化以及设置通道后,即进入键盘扫描、发送音符消息流程,为了使按键识别准确可靠,还设置了2个缓冲区BUF F 1和B UFF 2保存键盘扫描值。
主程序流程图如图4所示。
以下是部分功能模块的程序设计介绍。
图4 主程序流程图2.1 音色选择模块的设计该模块的功能是使M IDI 电子琴能按要求快速改变音色,所以采用了中断服务子程序。
当某个音色选择按键压下时,通过或门向单片机的IN T 0发出中断请求,CPU 响应后进入该中断服务子程序。
M IDI 技术规范规定,标准M IDI 含有128种音色,它们的编号范围是0~127,为了能够快速找到所需音色,硬件中设置3个按键,其中2个用于音色编号的单步增加和减小,每次增加或减小1个音色编号,另外一个键用于音色快进,当175第31卷电 子 测 量 技 术快进键有效时,每次增加8个音色编号,选择增加8个音色的原因是:标准M IDI 的128种音色是按每8个音色一组编排的,共包含16个乐器组。
电子琴开机时默认的音色编号是0,即大钢琴音色。
单片机的P1.2口线连接着音色增加按键,P1.3则连接音色减小按键,P1.4连接音色快进键。
低电平时按键有效,这3个按键通过与门连接外部中断INT 0,以便实时响应音色设置。
该外部中断0的中断服务子程序流程图如图5所示(图中省去了按键延时去抖动部分)。
在该子程序中,变量TAM BER 中存放当前音色,其值可在0~127间循环,当TAM BER 是最大值127时,加1后又变为0;而当TAM BER 为0时,减1则变为127;在边界范围加8取模后,刚好为其对应的音色值。
图5 音色改变子程序流程图2.2 串口发送模块串口发送模块主要用于发送产生的M IDI 消息,串口采用的模式1,发送的波特率是31.25kB/s 。
串口通过驱动电路连接M IDI 音源,发送M IDI 消息。
通道号存放在变量CH ANNEL 中,通过与90H 相与,所得值就是当前所设置的通道号。
2.3 键盘扫描模块本电子琴提供了48个MIDI 按键,即4个8度音的音域范围,当按下单个键时,产生一条M IDI 消息,当按下多个键值时产生对应键值的多条MIDI 音符开消息,当某个键值被释放时,发送对应的音符关消息。
这些MIDI 消息通过串口发送给MIDI 音源,产生MIDI 音乐。
音乐的时值由按键的时间长度控制,当按键被释放,实时产生MIDI 消息,关闭被释放的键值音。
由P0口和P2口的P2.0~P2.5构成行图6 键盘扫描子程序列式键盘,也可继续扩展键盘,例如改为常用的49键或64键。
因为支持复音按键,键盘扫描程序必须扫描到行列式键盘的每个键值,扫描所得的键值存放在缓冲区BUFF1或BUFF2中。
键盘扫描程序获得的键盘编号范围是0~47,还需将这个键盘编号值转换为MIDI 设备能够识别的钢琴键盘编号,这个功能由一个子程序来完成,限于篇幅本文不再详述。
键盘扫描子程序流程如图6所示。
3 结 论用单片机控制通用MIDI 音源模块制作制作出的电子琴,结构简单,可靠性高,并且价格低廉,具有实用的价值。
这种电子琴能够支持单音和复音弹奏,如果与高品质的音源芯片连接,音质更可与高档电子琴相媲美。
在实验过程中,也曾采用手机中通用的音乐芯片构成音源模块,效果不错,价格更低廉,如韩国产的QS6400等,这些芯片的驱动要复杂一些,需要对芯片进行初始化设置,详细内容可参看国防工业出版社出版的 MIDI 原理与开发应用!一书中的相关章节。
参考文献[1] 陈学煌,潘晓利.M IDI 音源及其在声控电子乐器中的应用[J].电声技术,2007,31(7):59 61.[2]潘晓利,陈学煌,刘永志.基于M IDI 模块的音乐发生器设计[J].电子测量技术,2007,30(2):108 110.[3]李朝青.单片机原理及接口技术[M ].北京:北京航天航空大学出版社,2001.[4] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M ].北京:清华大学出版社,2004.[5] 王士元.PC 多媒体技术[M ].天津:南开大学出版社,1996.[6] M IDI FO RM A T [Z].2002.[7] M IDI1.0信息二进制代码细则表[DB/O L].http//:w ww.midicn.co m.[8] 张燕翔.新媒体艺术[M ].北京:科学出版社,2005.[9]赖春秋.电脑音乐的研究与应用[D].长春:东北师范大学,2005.作者简介潘晓利,女,洛阳人,硕士,助讲,主要研究方向为电子信息技术。
E m ail:pan_xiaoli@陈学煌,男,衡阳人,硕士研究生导师,教授,主要研究方向为电子信息技术及多媒体技术。
E m ail:cxhgz@176。