MIDI-клавіатура. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

MIDI-клавіатура. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Музиканту

Коментарі до статті

Характерна риса описуваної тут клавіатури полягає в тому, що вихід у неї не звуковий, як у звичайних ЕМІ, а вихід цифрового музичного інтерфейсу MIDI. До такої клавіатури можна підключати різні музичні інструменти, якщо вони мають вхід цього інтерфейсу. Багато промислових синтезаторів, наприклад, серії PSS фірми "Yamaha", мають зменшені клавіатури, не завжди зручні для гри, і MIDI-клавіатура з повнорозмірними клавішами дозволяє суттєво розширити їхні виконавські можливості. При цьому, зрозуміло, ніяких переробок або конструктивних доробок в інструменті робити не доводиться - треба лише з'єднати MIDI-кабелем клавіатуру з входом синтезатора "MIDI IN" і запрограмувати його на прийом сигналів MIDI.

Пропонований пристрій може також стати частиною вашої домашньої MIDI-студії або використовуватися спільно зі звуковими модулями та семплерами у безклавіатурному "Rack"-виконанні.

(Натисніть для збільшення)

Цифровий музичний інтерфейс MIDI, що з'явився в 1982 р., дозволив розділити виконавчу (що задає) та звукогенеруючу (виконуючу) частини музичних інструментів [1-3]. Інформація, що передається між ними, має вигляд простих команд, єдиних для клавішних, грифових, духових та інших ЕМІ. Команди відображають вплив виконавця на інструмент, наприклад, "УВІМКНУТИ НОТУ", "ЗМІНИТИ ПОЛОЖЕННЯ РЕГУЛЯТОРА". Незважаючи на те, що прийоми та техніка гри на інструментах різняться, команди MIDI універсальні, що дозволяє з'єднувати ЕМІ різних типів та отримувати при цьому небачені поєднання виконавських та звукових можливостей.

Завдання виконавських пристроїв - якнайповніше і правильно сприйняти і передати найтонші відтінки музичного виконання. Сучасні клавіатури ЕМІ називають динамічними, тому що вони фіксують не тільки сам факт натискання клавіші, але й силу, або швидкість її натискання [5], що може впливати як на гучність звуку, так і на його тембр – залежно від того, як запрограмовано ЕМІ. Більше того, швидкість натискання може керувати включенням звукових ефектів і навіть перемикання тембрів. Наприклад, при "м'якій" грі інструмент звучить одним тембром, а при "жорсткішій"-іншим. Цим прийомом часто використовують у семплерних інструментах. Скажімо, записують в семплер звук фортепіано при сильному і слабкому ударах по клавіші, а потім звуки змішують у пропорції, яка залежить від швидкості натискання. Це дозволяє імітувати динамічний та тембровий діапазон натурального фортепіано та гнучко керувати ним під час гри.

Однак багато акустичних інструментів мають принаймні ще один ступінь управління тембром. Грифові, духові інструменти дозволяють великою мірою варіювати звук після взяття ноти. Гра на смичкових інструментах, на електрогітарі полягає у мистецтві підтяжок, вібрато та інших виконавчих ефектів протягом усього звучання ноти. А як привабливо клавішникові використовувати не автоматичне, а пальцеве, природне і живе, "вібрато" або оживити акорд, ввівши модуляцію, не відриваючи пальців від клавіш) Чутлива до натискання (англ. touch-sensitive) клавіатура дозволяє все це робити, оскільки тиску пальців музиканта протягом усього звучання ноти. Можливо, у майбутньому з'являться клавіатури, що вимірюють силу тиску на клавіші за всіма трьома напрямками – музиканти, напевно, захочуть усе це використовувати.

Звичайно ж, всі параметри, що вимірюються, повинні передаватися по інтерфейсу і керувати всіма приєднаними ЕМІ. Для цього стандарт MIDI надає засоби, суть яких відображає наведену тут табл. 1. Команда "УВІМКНУТИ НОТУ" несе інформацію про силу або швидкість натискання кожної клавіші клавіатури. Усі динамічні клавіатури вимірюють і передають цей параметр у діапазоні від 0 (відсутність звуку) до 127 (фортисімо). Аналогічно команда "ВИМКНУТИ НОТУ" повідомляє швидкість відпускання ноти. Небагато клавіатур вимірюють цей параметр, тому замість неї часто використовують команду "УВІМКНУТИ НОТУ" з нульовою швидкістю, що не забороняється стандартом MIDI. Команду "ТИСК НА КЛАВІШУ" передають лише деякі динамічні клавіатури- ті, які сприймають тиск пальців музиканта на клавішу після взяття ноти. Команда "ПОЛОЖЕННЯ КОЛІСА" передається при обертанні колеса зміни тону, якщо, звичайно, воно є.

Таблиця 1
Команда (в hex-коді) Байт статусу (n – номер каналу) Перший байт даних (0...7Fh) Другий байт даних (0...7Fh)
ВКЛЮЧИТИ НОТУ 9n Номер ноти Швидкість натискання (1...7Fh)
ВИМКНУТИ НОТУ 8n
9n Номер ноти
Номер ноти Швидкість відпускання
Швидкість = 0
ТИСК НА КЛАВИШУ 0An Номер ноти сила тиску
ПОЛОЖЕННЯ КОЛІСА 0En Молодші 7 біт Старші 7 біт
ЗМІНА УПРАВЛІННЯ 0 млрд. Дол 0 - регулятор 0
1 - регулятор 1
(Колесо модуляції)
*
*
*
1Fh - регулятор 31
20h - регулятор 0
21h - регулятор 1
(Колесо модуляції)
*
*
*
3Fh - регулятор 31
40h - вимикач 0
41h - вимикач 1
*
*
*
5Fh - вимикач 31
Старші 7 біт
Старші 7 біт ---- Старші 7 біт
Молодші 7 біт
Молодші 7 біт
----молодші 7 біт
0-викл., 7Fh-вкл.
0-викл., 7Fh-вкл.
---0-вимк.,7Fh-вкл.

Велика група команд "ЗМІНА УПРАВЛІННЯ" зарезервована для будь-яких як дискретних, так і безперервно діючих органів управління. Прив'язка конкретних перемикачів і регуляторів до кодів команд, що передаються та приймаються, індивідуальна для кожного інструменту. До них відноситься і колесо модуляції, за допомогою якого можна під час гри керувати ефектом вібрато.

Пропонована MIDI-клавіатура - найпростіша . Вона передає лише дві команди - "Увімкнути-вимкнути ноту" в будь-якому з шістнадцяти MIDI-каналів. Оскільки клавіатура не динамічна, швидкість натискання-відпускання передається завжди однаковою - 63. Крім того, кожні 300 мс передається команда "АКТИВНА ПЕРЕВІРКА" (байт OFEh), іноді використовується для перевірки електричного з'єднання MIDI.

Однокристальна мікро-ЕОМ К1816ВЕ35 (DD6) дозволила сильно спростити схемотехніку пристрою. ПЗУ К537РФ5 (DS1) містить коди програми, що виконується мікро-ЕОМ (табл.2). Перепустки у таблиці можуть бути заповнені будь-яким кодом. Регістр К580ИР82 (DD7) служить зберігання молодшої частини адреси ПЗУ [4]. Сигнал на виході "MIDI OUT" формується програмним шляхом, тому швидкість передачі залежить від частоти кварцового резонатора ZQ1. Його частота може бути в межах 8820...8990 кГц - цілком підійде, наприклад, резонатор, що використовується в декодерах PAL на частоту 8,86 МГц.

       Таблиця 2 Адреса 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 abcdef К.С. 0000 23 ff 3а 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 5d5c 0010 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 34 80 64 b74 7 bа 0020 bb 00 f8 20c 08 08c 0 2 39 2 bc97e 36 f50 b67 1с еb 0030 а6 0 ea 1 ef 29 b0 fe 18 26 20 9f34c 00 04e ff ff ff ff ff9 ff9 ff0040 ff1 ff1 0 0050 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff aca7 67 6d b80 04f f32 0 0080 a2 9 3 fc 1 03 a90 9 34 b00 03b24f 9 34f 00 9 8d 3 0090 ff ff ff ff ff ff ff b3 34f f00 2 04 a32 6 00 fc 0 2 a9 3 1 b03 80b9f 34c00 03f 24 9 34d 00 9 ff ff ff ff ff ff ff ff ff ff d7cc 2 00 0 3а f34 00 2 04 32 b6b0100 23 00 3 9 7 7a 7 7 9 08 00 00 00 00 00 00 8 b3b0110 00 00 00 00 3 e77 00 00 ff 00а b00 00а е00 00b 00 ff 00 00 b1 1 b0120 00 00 e00 00 bb 9 fb 14a23f 3 9 0 9 2 eb 83f 7 b1 0180f a8 3 0a 00 ff ff ff f8f20

Кнопка SB1 "Скидання" мікро-ЕОМ служить для програмування номера каналу MIDI. Контакти клавіатури S1-S64, підключені до мультиплексорів К155КП1 (DD1-DD4), послідовно опитуються для виявлення натиснутих клавіш. Виходи цих мікросхем комутує мультиплексор К555КП2 (DD5). Стан опитуваного контакту фіксується на тестовому вході ТО (висновок 1) мікро-ЕОМ DD6. Клавіатура живиться від джерела постійного струму напругою 5 В і споживаний струм - не більше 0,5 А.

Друкована плата пристрою не розроблялася. Для зменшення довжини джгута мультиплексори DD1-DD4 розташовані безпосередньо під клавіатурою. Замість механічних контактів S1-S64 можна застосувати геркони із магнітами, закріпленими на клавішах. Контакт S1 відповідає нижній клавіші (нота До великої октави), S64 – найвищій. Роз'єм Х1, через який до MIDI-клавіатури підключають MIDI-кабель - стандартна п'ятиштиркова розетка СШ5 (DIN-5) з незадіяними контактами 1 і 3.

Мікросхему К1816ВЕ35 можна замінити на К1816ВЕ39, К573РФ5 - К573РФ2, а К555КП2 - К555КП12. Мультиплексори DD1-DD5 можуть бути будь-якими аналогічними серіями К133, К555, К533, К1533.

При заздалегідь справних деталях та безпомилковому монтажі клавіатура починає працювати відразу після включення живлення. Якщо, однак, цього не сталося, перевірте в першу чергу наявність напруги живлення на всіх мікросхемах. Користуючись осцилографом, погляньте на виведенні 11 мікросхеми DD6 тактові імпульси. Відсутність коливань – ознака неправильної роботи цієї мікросхеми або резонатора ZQ1.

Далі провідник виведення 1 мікросхеми DD6 відключіть від виведення 9 мікросхеми DD5 і з'єднайте його із загальним проводом. До гнізд 5 і 4 роз'єму X1 підключіть головні телефони - в них повинні прослуховуватися клацання з частотою близько 3 Гц - це передаються байти OFEh "Активна перевірка". Якщо їх немає, значить несправна одна з мікросхем DD6, DD7 чи DS1. Потім відновіть з'єднання висновків 1 та 9 мікросхем DD6 та DD5. Тепер клацання в телефонах повинні бути чутні при кожному натисканні та відпусканні клавіш. Якщо це не так, несправність знаходиться у вузлі мікросхем DD1-DD5 або серед контактів клавіатури є постійно замкнуті.

Клавіатуру підключайте до інструменту відповідно до рекомендацій, викладених у [3]. При включенні живлення клавіатура автоматично налаштовується на перший MIDI канал. Щоб змінити номер каналу, натисніть кнопку SB1 "Скинути" і, не відпускаючи її, на клавішу з порядковим номером необхідного каналу. Першою відпускайте кнопку, а потім клавішу. Після такої комутації кіл пристрою всі команди будуть передаватися каналом з потрібним номером.

література

Суботкін М. MIDI. - IN/OUT, 1992, N1, с.18.
Кудєєв Ю. MIDI-узагальнення. - IN/OUT, 1992, N 2, с.66, 67.
Студнєв А. Що таке MIDI? - Радіо, 1993, N 1, с.32, 33; N 2, c. 23-25.
Сташин В. В., Урусов А. В, Мологонцева О. Ф. Проектування цифрових пристроїв на однокристальних мікроконтролерах. - М: Енергоатоміздат, 1990.
Кузнєцов Л. А. Основи теорії, конструювання, виробництва та ремонту електромузичних інструментів. - М.: Легка та харчова промисловість, 1981.

Автор: Олексій Студнєв, м. Жуковський; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Музиканту.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Пожежний мотоцикл 17.07.2002

Пожежна служба німецького міста Дуйсбург використала мотоцикли "БМВ", спеціально обладнані для гасіння пожеж. На багажнику мотоцикла укріплено вогнегасник ємністю близько десяти літрів.

Особливий розпилювач створює з вогнегасного розчину туман з крапельками діаметром одну десяту міліметра. Хмара туману викидається на відстань до десяти метрів. Швидкі та маневрені мотоцикли зазвичай першими добираються до осередку займання.

Інші цікаві новини:

▪ За пристрасть до кави відповідають гени

▪ Камера з мікролінзами імітує орлиний зір

▪ Процесори Intel Xeon D-2100

▪ Розумна лампочка з керуванням через Bluetooth та Zigbee

▪ Броня морського коника

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Історія техніки, технології, предметів навколо нас. Добірка статей

▪ стаття Звідки їсти пішла. Крилатий вислів

▪ стаття Яка частина пам'ятника французькому журналісту Віктору Нуару блищить і чому? Детальна відповідь

▪ стаття Частуха подорожникова. Легенди, вирощування, способи застосування