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基于MIDI音乐的单片机实验教学设计

基于DSP的多功能MIDI音频效果器的研究与实现

目前，MIDI音乐正因其存储尺寸小，编辑容易等特点而越来越受到人们的青睐.本文主要介绍MIDI音乐的制作和播放。系统以AT89C51单片机为控制核心,充分利用其中断和定时系统,通过和H6188音源芯片的串口通信，实现了MIDI消息发送.H6188内置合成器经过对MIDI消息的解码，产生声音波形，发出MIDI音乐。实验表明,系统成本底,可靠性高,音色优美,有广阔的应用前景.

为了在嵌入式声控伴奏机中获得较好的音源质量。设计了基于ARM7和VSll03b的MIDI模块伴奏机系统，阐明了VSll03b的SPI接口编程原理和$3C4480的SIO接口具体实现方法及编程。通过运行MIDI模块主程序，实现了良好的伴奏效果。

本文首先介绍MIDI吉他效果器的作用以及市场现状，重点介绍一种基于ADSP．BF533的设计方法，包括硬件电路的设计、软件设计以及实现功能。通过高速DSP，本设计能够实时、准确检测出电吉他的音高和音长，之后经MIDI合成芯片可以合成钢琴、小提琴、笛子等一百多种乐器的声音。MIDI功能是新一代吉他效果器的突破，给吉他手带来乐趣的同时还方便了音乐工作者创造音乐。

本文将从系统的硬件设计开始描述实现目标的方案，重点在于自主设计依据乐理将MIDI信息转换为五线谱显示的转换方法，生成的五线谱质量需要达到国外高档编曲电子琴的水准。

音源是声控电子乐器的重要部件，基于MD2064芯片的MIDI音源是1种新型数字化音源，它能够接收MIDI串口数据，播放GM标准的MIDI歌曲文件。此MIDI音源具有128种音色，带3D等效果处理，最大复音数为38个。在声控电子乐器中通过合理的软硬件接口成功地使用了该MIDI音源，会使乐音音质得到较大改善。

基于EDA技术,以MaxplusⅡ为软件开发工具,采用VHDL语言,在Altera公司的大规模可编程逻辑器件(CPLD)上实现了MIDI音乐发生器芯片的设计.该芯片配上必要的外围电路,可以发出美妙的MIDI音乐.

乐器数字接口(MusicalInstrumentDigitalInterface,MIDI)是在20世纪80年代初期由电子音乐合成器制造商的一个合作组织开发的。MIDI是各种电子乐器之间及其和计算机之间相互连接的一个协议。它在电子音乐领域是一个极其重要的标准。

本文设计的MIDI键盘控制器是一款无自带音源的键盘控制器，可以向计算机传输标准MIDI消息。

文首先介绍了MIDI通信协议，包括消息格式、信号电气特性及传输接口等方面；然后介绍了MIDI标准的扩展MSC，分析了其指令格式；最后就MIDI通信技术中MIDI时间码与灯光控制台的同步以及MIDI键盘控制灯光程序的应用展开详细的探讨。将MIDI通信用于灯光演出控制可以提高控制的精确性以及便捷性，具有一定的应用推广价值。随着演出市场的日益繁荣以及更多人机交互设备的出现，M／DI技术应用于演艺控制的领域将会越来越多，从而为人们提供更加便利，可靠的控制技术。

一种用于解析MIDI文件的软件工具，对现有的MIDI文件进行分析，还原出制作者制作时进行的一系列操作，并将其翻译成乐谱，直观明了地展现在用户面前，从而方便人们进行分析和学习。首先，利用创作的计算机键盘设置MIDI文件的参数，如乐器种类、节拍、调号等因素进行设置，并生成、保存MIDI文件，并添加了播放、停止功能，音量增、减效果等操作。再根据MIDI标准，对该MIDI文件进行解析，得到包含乐器种类、节拍等参数的TXT文档，并与原MIDI文件进行比对，以验证该解析工具的有效性。然后，通过整合分析系统将第一步解析得到包含MIDI协议内容的TXT文件，依照MIDI协议对拍号调号等信息进行排列重组，翻译成一个正确美观，人们熟悉容易读懂的乐谱。最后，解析加有水印的MIDI文件，得到了解除密钥后的MIDI文件。实验结果表明，该解析工具可准确解析出MIDI文件，能够满足人们对音乐的需要。

在数字音乐的研究应用中，大多数高层语义的音乐特征研究都以MIDI音乐文件库作为素材，其中主旋律音轨作为最重要的音乐信息，而从MIDI文件中获取主旋律信息具有很大的难度和误差．提出一种应用随机森林的方法自动抽取MIDI文件中主旋律所在的音轨．首先根据信息熵理论定义了音轨特征的熵值，并通过实验判断该特征的熵值对区分MIDI主旋律音轨与伴奏音轨是有效的．然后由MIDI文件的音轨信息熵和一些其他重要特征组成特征向量，构建随机森林分类器抽取MIDI文件主旋律所在的音轨．由实验可知，该模型有较高的准确率，对提取MIDI文件主旋律音轨有效．

乐器数字化接口（MusicalInstrumentDigitalInterface，MIDI）是一种基础性的音乐设备的通信协议，吻合国际化工业标准。而其中的MIDI格式文件并没有包含真实性的乐音采样值，通过对每一个音符信息的记录分析，通过对音阶、音色以及音长分析，对此在实践中MIDI文件并不会占有占有空间，有着较为显著的优势。在MIDI中允许其含有16个发音通道，而应用者则可以基于自己的需求对不同的通道设置不同的音色，操作较为简单便捷。在实践中MIDI音源就是一种数字化音源方式，可以通过对MIDI串口数据进行接收处理，具有播3D等效果处理的优势，可以有效的提升音质效果。

首先本文给出了乐器演奏控制系统的设计和实现过程，介绍了系统如何通过MIDI信号交换数据，如何通过PIC系列单片机处理MIDI数据及相关程序的处理流程，最后讨论了如何在单片机上实现系统的实时性和多线程。

本文介绍了MIDI音乐标准和嵌入式MIDI控制器体系结构，然后根据MIDI播放器的功能需求给出了基于$3C2410处理器的硬件设计方案并详细介绍TFTLCD液晶模块的电路设计。

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。

手机视频业务与现有的互联网数据业务和语音业务相比，提出了对无线网络更高的要求。由于无线网络环境的复杂性，客观上很难长时间维持足够稳定的网络带宽，手机视频用户的视频实时播放质量会受到影响。因此实时监测到手机视频在各个环节的视频质量对于预警及用户投诉处理有相当重要的作用。本文根据手机视频业务的特点并深入分析手机视频流的特征，提出了手机视频质量监测技术和实现方法。设计视频质量监测分析系统可以实时分析手机视频业务的服务质量指标，同时根据网络的性能来判断业务质量受影响的程度，做到在用户的业务体验变差前及时发现问题，及时规避业务平台的可能出现瓶颈的问题，从运行维护和网络规划的角度确保手机视频业务的顺利发展和普及

相比于传统音乐设备数字接口控制器来说，它的优点是可穿戴，操作无摩擦阻力，可以非常快速高效地进行控制，体积小重量轻，成本低廉。系统在硬件上由两部分构成：传感器、接收机。传感器上放置九轴传感器芯片、单片机以及2．4G无线电，用来采集三轴加速度、三轴陀螺仪、三轴电子罗盘的数据进行九轴融合，生成姿态四元数，通过2．4G无线电发送给接收机。接收机是一个外形上接近U盘的设备，具备USB接口，将收到的姿态四元数转换成欧拉角，取出横滚分量后用贝塞尔函数转换成用于控制音乐设备数字接口的某个通道上的控制数据，通过音乐设备数字接口设备发送给后端的合成器作为合成器控制参数，用于音乐制作以及音乐演奏。

复音MIDI键盘控制器是由AT89C51单片机、49键键盘及控制按键等几个部分组成，由键盘扫描获得按键信患在单片机中产生对应的MIDI消息，通过内部定时器的控制从I／O13输出串行数据送往标准MIDI五芯端口。用户可根据自己的需要通过控制接键改变乐音的音色等属性。