来源：电子技术应用 作者：矫 健

    摘要：介绍了midi数据的格式，讨论了一种使用at89c51系列单片机完成midi信号的实时解码，从中提高音符数据，并随时利用专用led驱动芯片将音符显示出来的设计方案。该方案经实际产品应用，证明合理可靠。

    关键词：midi 串行接口 led显示

    midi是音乐设备数字接口的简答，是各种电子音乐设备之间数据传输的标准接口，广泛应用于各种电子乐器上，目前较高档的电子琴子均带有midi接口。笔者在开发用于音乐教学的产品“音乐电教板”的过程中，遇到了有关midi信号解码的问题，产品要求能够接受电子琴传送来的midi信号，并将相应的音符显示出来。经过对midi协议的研究，用at89c51单片机和128段led显示控制芯片bc7281构成的系统完成了设计要求。

    1 midi信号简介及与单片机的接口

    midi信号的传输采用异步串行方式，其速率为31.5kbps，数据格式为8个数据位、1个起始位和1个停止位。因此，完全可以采用mcs51单片机内部的硬件uart串口完成midi信号的接收和发送（本设计中只用到其接收部分），在硬件方面只需采取适当的电路进行电平转换即可。

    midi接口采用标准的5芯din连接器，如图1。传送电缆使用屏蔽层的双绞线电缆，因为信号的传输利用的是电流信号而不是电压信号，所以其抗干扰能力比较强，尽管其速率高达31.5kbps，传输距离仍可以达到15m，比常见的rs-232接口的传送距离要远。一般的midi接收电路如图2，本文采用与之相同的电路。

    其中rx接单片机的串口rx端，电路中的光耦既起到隔离的作用，又有电平转换的作用，因为速率较高，必须选用开关速度较高的型号，这里使用的是6n136。d1是保护二极管。

    midi中共有16个通道（channel），一般称之为通道1至通道16，每个通道相当于乐曲中的个声部，使用者可以为每个通道指定一种音色。音色可以是midi规范中规定的128种音色中的任何一种，每一个通道只能有一种音色。也就是说，在一个标准的midi系统中，最多相当于可以有16种乐器同时演奏。

    按照midi协议的规定，传送的数据可以分为两类：状态字节和数据字节。所谓状态字节实际就是命令字，表明其后所跟数据的种类，状态字节总是大于等于80h，而数据字节总是小于80h，因此，可以很容易地区分状态字节和数据字节。在状态字节中，用数据的低4位表示通道号，高4位表示不同的命令。比如，设定音色为chh指令，其中n是通道号。

    在各种midi的指令中，与本机有关的只有两种：8nh和9nh（n为通道号），两种指令的基本格式一样，一般由3个字节组成，格式是：

    8n(9n) aa bb

    其中，aa是音符数据，表明所演奏的音符，其范围为0～7fh，这样共有128个音符，足以覆盖整个音域；bb是速度数据，表明击键的速度，又称力度数据，其范围也是0～7fh。

    第一个字节是状态字节（指令），其具体含义说明如下：

    8nh——“音符关”指令，在多数midm设备中，该指令中的速度数据bb被忽略。

    9nh——“音符开”指令，如果速度数据等于0，则等同于8nh指令。在本机中，因为只需要显示音符的开关，而不必考虑其声音的大小，故速度数据被忽略（速度数据不等于0时）。

    midi中有一个特殊的通道即通道10，通道10是节奏乐器的专用通道，与其它通道不同，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节奏乐器，因为节奏乐器是没有音高的，一般如各种鼓等，在本机中，所要显示的是各种旋律的音符，因此，通道10的数据要过滤掉。

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