來源：電子技術應用 作者：矯 健

    摘要：介紹了midi數據的格式，討論了一種使用at89c51系列單片機完成midi信號的實時解碼，從中提高音符數據，并隨時利用專用led驅動芯片將音符顯示出來的設計方案。該方案經實際產品應用，證明合理可靠。

    關鍵詞：midi 串行接口 led顯示

    midi是音樂設備數字接口的簡答，是各種電子音樂設備之間數據傳輸的標準接口，廣泛應用于各種電子樂器上，目前較高檔的電子琴子均帶有midi接口。筆者在開發(fā)用于音樂教學的產品“音樂電教板”的過程中，遇到了有關midi信號解碼的問題，產品要求能夠接受電子琴傳送來的midi信號，并將相應的音符顯示出來。經過對midi協議的研究，用at89c51單片機和128段led顯示控制芯片bc7281構成的系統完成了設計要求。

    1 midi信號簡介及與單片機的接口

    midi信號的傳輸采用異步串行方式，其速率為31.5kbps，數據格式為8個數據位、1個起始位和1個停止位。因此，完全可以采用mcs51單片機內部的硬件uart串口完成midi信號的接收和發(fā)送（本設計中只用到其接收部分），在硬件方面只需采取適當的電路進行電平轉換即可。

    midi接口采用標準的5芯din連接器，如圖1。傳送電纜使用屏蔽層的雙絞線電纜，因為信號的傳輸利用的是電流信號而不是電壓信號，所以其抗干擾能力比較強，盡管其速率高達31.5kbps，傳輸距離仍可以達到15m，比常見的rs-232接口的傳送距離要遠。一般的midi接收電路如圖2，本文采用與之相同的電路。

    其中rx接單片機的串口rx端，電路中的光耦既起到隔離的作用，又有電平轉換的作用，因為速率較高，必須選用開關速度較高的型號，這里使用的是6n136。d1是保護二極管。

    midi中共有16個通道（channel），一般稱之為通道1至通道16，每個通道相當于樂曲中的個聲部，使用者可以為每個通道指定一種音色。音色可以是midi規(guī)范中規(guī)定的128種音色中的任何一種，每一個通道只能有一種音色。也就是說，在一個標準的midi系統中，最多相當于可以有16種樂器同時演奏。

    按照midi協議的規(guī)定，傳送的數據可以分為兩類：狀態(tài)字節(jié)和數據字節(jié)。所謂狀態(tài)字節(jié)實際就是命令字，表明其后所跟數據的種類，狀態(tài)字節(jié)總是大于等于80h，而數據字節(jié)總是小于80h，因此，可以很容易地區(qū)分狀態(tài)字節(jié)和數據字節(jié)。在狀態(tài)字節(jié)中，用數據的低4位表示通道號，高4位表示不同的命令。比如，設定音色為chh指令，其中n是通道號。

    在各種midi的指令中，與本機有關的只有兩種：8nh和9nh（n為通道號），兩種指令的基本格式一樣，一般由3個字節(jié)組成，格式是：

    8n(9n) aa bb

    其中，aa是音符數據，表明所演奏的音符，其范圍為0～7fh，這樣共有128個音符，足以覆蓋整個音域；bb是速度數據，表明擊鍵的速度，又稱力度數據，其范圍也是0～7fh。

    第一個字節(jié)是狀態(tài)字節(jié)（指令），其具體含義說明如下：

    8nh——“音符關”指令，在多數midm設備中，該指令中的速度數據bb被忽略。

    9nh——“音符開”指令，如果速度數據等于0，則等同于8nh指令。在本機中，因為只需要顯示音符的開關，而不必考慮其聲音的大小，故速度數據被忽略（速度數據不等于0時）。

    midi中有一個特殊的通道即通道10，通道10是節(jié)奏樂器的專用通道，與其它通道不同，其它通道中不同的音符表示不同的音高，而在通道1中，不同音符表示不同的節(jié)奏樂器，因為節(jié)奏樂器是沒有音高的，一般如各種鼓等，在本機中，所要顯示的是各種旋律的音符，因此，通道10的數據要過濾掉。

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