1、5.2 如何用单片机实现 MIDI 键盘功能用 51 系列单片机实现 MIDI 键盘功能，实际上就是要解决 3 个方面的问提，那就是： 如何产生符合 MIDI 协议的串行通讯数据，如何扫描键盘和实现力度响应，如何适当的进行电器连接，本节将介绍前两个问题， 最后一个问题将放在下一节介绍。 5.2.1 如何产生符合 MIDI 协议的串行信号绝大多数系列单片机都有串行通讯控制器（UART ）,配合合适的晶振，正确地设置 UART 的工作参数，就能够自动产生所需的串行数据。在单片机做串行通讯时，可以用定时计数器（T/C1 ）作为波特率发生器。将串行口设置为方式工作状态（位异步收发，波特率由定时器控制）
2、 ，使用MHz晶振，T/C1 设为自动装入位计数器状态（TMOD 置为 2xH） ，SMOD1，TH=FFH，此时正好发生波特率为 31.25K 的串行通讯数据，适用于 MIDI 协议。串口及定时计数器初始化如下：（C 语言例程，下同）void format(); TMOD=0x21; /T/C1 工作于位自动装入状态/TL1=0xff; TH1=0xff ; / T/C1 常数，确定波特率/SCON=0x50 ; /设串口工作于方式，/PCON=0x80 ; /相当于 SMOD=1;/TR1=1; /T/C1 开始计数/由 51 系列单片机 UART 的工作方式可推知， 当外部晶振的频率为
3、6MHz 的倍数时，正确地设置特殊功能寄存器，可以精确的发生 31.25K 的波特率，见表 5：表 用不同的晶振频率产生波特率 31.25K 的寄存器值晶振频率 TMOD SCON PCON TL1 TH16MHz 0x21 0x50 0x80 0xFF 0xFF0x80 0xFE 0xFE12MHz 0x21 0x500x00 0xFF 0xFF0x80 0xFD 0xFD24MHz 0x21 0x500x00 0xFE 0xFE上一节已经介绍了 MIDI 命令的格式，发送一个音符的开关命令，可调用如下函数：void send(uchar cc,kk,vv) TR1=1; /开计数器/SBU
4、F=cc; /发送 cc/while(TI=0); /等待发送结束 /TI=0; /清发送标志 /SBUF=kk;while(TI=0);TI=0;SBUF=vv;while(TI=0);TI=0; TR1=0;参数 cc,kk,vv 的含义已在 MIDI 协议中介绍，不再重复。对于 1 字节和 2 字节命令，只需将上述函数简化即可，由于在演奏中主要执行的都是 3 字节命令，为提高运行速度，不在发送函数中判断命令长度，因为那样做的话固然可以减少一两个函数，但让单片机过多执行不必要的代码，得不偿失。5.2.2 键盘扫描电子乐器的键盘， 动辄就是数十个琴键，而且经常出现多个按键同时压下的情况，单片
5、机系统必须能够准确判断哪个键被压下，哪个键保持，哪个键被释放，考虑到经济性，矩阵式动态扫描是乐器键盘最理想的工作方式，图 53 给出了 64 键无力度感应的键盘原理图，配合 89c51 单片机， 能很好的完成 64 键的扫描工作。图 53 中, 每行按键为连续的 8 个键，称为一个段，每段的 8 个键通过二极管共同接在一根段选线上，按键的另外一端，分别按顺序接在各自的读入线（51 单片机的 P2 口）上，段选线(P0)为单片机输出，为低电平有效，工作时，单片机向 P0 口某根线发出低电平，选中该段，然后读 P2 口，当有相应的按键被压下时，该输入线与段选线接通， 通过二极管拉到低电平，单片机即
6、可判断是该段的哪一个按键被压下。改变段选线，则判断另一段的按键。做一个 8 次循环的函数，每一次循环改变一次段选线，每次读入 8 个键值，则可完成 64 个按键的扫描工作。图中的二极管非常重要， 它们起到阻隔无效段选线的高电平的作用，如不加二极管，在有按键压下时，将发生有效的段选线（低电平）与无效的段选线（其他线的高电平）通过按键短路的情况，将产生混乱。键盘在演奏时，有三个动作，被压下、保持压下状态、被释放，在被压下并保持时，每次扫描都会判断出该键的压下状态，但在实际工作中， 并不需要每次扫描到这种状态都发出 MIDI 命令，因此，要进行按键状态的存贮，每次扫描后，与存贮的状态比较，发现有改变
7、，再作相应的处理，并将新的状态存入。图 53 8X8 键无力度键盘电路图扫描 8X8 键盘的程序如下，程序中的 key_numberi是全局数组， 用来存贮按键状态，addition 是全局变量，是设定该键盘第一个按键对应的 MIDI 音符的键值，全局数组和全局变量要在主程序中定义，程序中调用了 send(cc,kk,vv)函数，见前一节介绍，特此说明。void scan_key() uchar i,j,k,r,mmm,xu; k=0xfe; / k 值为段选初值，第一位为 0for (i=0;i250) /超时将认为触点关闭key_number2iif(xd /后排键关闭则关音符key_nu
8、mber3i key_number2ielse if (key_number2ielse vv=255-count_beginij+ts; /时间计数器溢出处理send(0x90+chnal,i*8+j+ada*12+addition,volppvv);/音符发声key_number3i|=mmm; mmm=mmm1; /键检测指针左移/=中断服务程序，每 2 毫秒为 ttt 加 1，=void timer0() interrupt 1 using 3 /*interrupt sub of timer0*/ TH0=0xf0;/fc; /计数器初值 4000,，在主频 24MHz 时，每 2mS 中断一次TL0=0x5f;/18 ;ttt+;本程序对应的键盘的电路见图 55，为直观起见，图中完全按照琴键的结构绘制，最大可支持 64 键的力度键盘。在上述程序中,仅列出了键盘扫描的部分,由于在具体演奏中会遇到诸如音色切换等各种控制动作,实际的程序中还应加入扫描各种控制输入信号的部分,以使产品性能更加完善。图 55 64 键力度键盘的电路原理图
