微机原理数字录音机

郑州科技学院《微机原理与接口技术》课程设计题目数字录音机的设计与实现目录1引言……………………………………………………12设计方案与论证……………………………………………………22.1设计方案………………………………………………22.2设计的论证………………………………………………23设计原理及功能说明…………………………………………34调试与结果测试………………………………………………105总结…………………………………………………………………12参考文献…………………………………………………………………14附录1：总体电路原理图……………………………………………15附录2：元器件清单……………………………………………………………1611引言通过实验掌握计数器/定时器8253和并行输入输出8255的基本工作原理和编程使用方法；进一步掌握A/D转换器与D/A转换器的使用方法；了解录音机的基本工作原理，掌握其内部连接方式。本次课程设计的主题研究思想是利用微机原理与接口技术知识,掌握数字录音技术的基本原理.利用8253芯片,8255芯片,ADC0809芯片和DAC0832芯片实现电信号与数据信号的转换.8253设置成方式0,记数为200个,利用PA0查询电平变化,控制录音和放音时间.达到数字录音的目的.可广泛应用于数字录音领域.因此它具有一定的实用价值和开发价值。数字录音机有一定的市场前景和研究领域。微机原理和接口技术是一门实践性强的学科，其中很多的原量、规则、现象等仅仅靠学习教科书是无法完全掌握的，必须通过实践才能比较直观和深刻的理解。在进行毕业设计的过程中，可以让学生体验分析问题、提出解决方案、通过编程等手段实现解决方案、不断调试最终达到设计要求的全过程，从而帮助学生系统地掌握微机原理的接口技术的相关知识，达到将知识融会贯通的目的。主要特点：微结微机原理和接口技术教材的重点内容编写，涵盖课程的主要知识点，具有通用性，适合开设计课程的不同学校采用。对课程设计的原理有比较详细的描述，课程设计的步骤循序渐进，便于学生独立完成课程设计。22设计方案与论证设计方案及论证如下:①本课题设计可采用单独的硬件设计，也可以软件与硬件结合设计；后者的设计方案较为合适,能够达到微机原理与接口技术的目的。②单独使用硬件来完成此设计，所使用的硬件材料较多，且不便于调试，而且设计复杂，相对于用软件和硬件想结合而言，后者较为合适。③由于我们上一期学的课程是微机原理与接口技术课程，掌握了一定的微机原理与接口技术知识；所以此设计采用硬件与软件结合设计，配合通用微机接口实验系统实验箱实现此设计及此设计功能，与此同时也可以对此门课程加深理解和巩固。为以后的学习和工作打下良好的基础。语音输入语音输出图2-1数字录音机设计框图A/D和D/A转换器AD73311数字信号处理器ADSP-2181闪速处理器KM29N32000LCD显示器33设计原理及功能说明3.1设计原理图3-1单片机控制电路原理图4①将传感器（话筒）接T2，由话筒传入语音电信号，把代表语音的电信号传送给ADC0809。A/D转换芯片通道2（IN2），片选信号CS低电平有效接微机通用实验系统箱地址298H,由298H地址信号控制,低电平表示ADC0809芯片被选中.②利用可编程定时/计数器8253，由CLK0计数时钟，输入时钟频率1MHz，再由GATE0门控信号接+5V，通过GATE0端控制计数器的启动计数和停止计数操作；CS片选信号接实验箱地址280H；同理,CS低电平有效,若280H为低电平,表示8253芯片被选中.OUT0接PA0；时间到或者计数结束输出引脚，将8253设置成方式0。计数值为200（定时0.2mS）。③再利用8255PA0查询OUT0电平，高电平表示定时时间到，CS片选信号接实验箱288H，由它输入。D/A转换器的输出端下接喇叭。CS片选信号接地址292H。④总体思想为：以每秒钟5000次的速率（以8253作为定时）IN2采集输入的语言数据并存入内存。共采集60000个数据（录12秒钟），然后以同样的速率将数据送入DAC0832使喇叭发声（放音），达到数字录音、放音的效果。3.2设计功能说明（1）主程序主程序的主要任务是对8253、8255A进行初始化，实现录、放音的功能调用。①8253初始化设置8253在程序中设置成方式0，计数200，定时0.2ms8253工作方式控制字：10000000B，即10H；选择通道0，方式0，只读写的、低8位设8253输入时钟信号的频率为1MHZ5计数初值=0.2ms/0.001ms=200控制字端口地址为：81H计数器0端口地址为：80H②8255A初始化设置8255A控制字：10010000B，即90H；方式0，A口输入控制字端口地址为：85HA口地址为：84H③调用录、放音子程序首先DOS功能调用，显示录音提示信息，然后BIOS功能调用，读键盘缓冲区字符，等待键盘输入，若无键按下，继续等待；有键按下，则调用录音子程序，录音12秒。清除键盘缓冲区后，再进行放音子程序的调用。（2）A/D录放音子程序根据设计要求，ADC0809要以每秒5000的速率采集语音数据，录音12秒，因此共需采集5000×12=60000个数据，计数器CX=60000。选择IN0通道进行数据采集（D2=0、D1=0、D0=0），寻址A/D转换启动端口地址，CPU向IN0通道执行一条输出指令，启动一次A/D转换。寻址EOC状态端口地址，读取EOC状态，测试转换是否结束，未完则继续等待，转换完成后，则寻址ADC0809转换结果端口，CPU执行一条输入指令，取A/D转换结果。A/D转换启动端口地址：8CH转换结果端口地址：90H6EOC状态端口地址：94H（3）D/A放音子程序置数据区首址至SI，计数器CX=60000。从数据区取数据，寻址DAC端口地址，CPU执行一条输出指令，进行D/A转换。DAC端口地址为：88H（4）延时子程序DELAY是延时0.2ms的子程序将8253计数器0的OUT0输入到8255A端口，测试PA0是否为1，若不为1，则表示8253未计数完，继续查询，如果为1，则表示8253计数完成，定时时间到。7图3-2主程序流程图开始8253、8255A初始化显示录音提示信息等待键盘输入有键按下吗？调用录音子程序显示录音提示信息等待键盘输入序有键按下吗？调用收音子程序是空格吗？返回DOSNYNNYY8图3-3录音子程序流程图开始置数据区首地址至D1置循环初值CX=60000启动A/D转换测试转换是否结束？读EOC状态读取转换结果存数据区寻址下一单元序延时0.2ms循环结束吗？结束DOSNYNY9图3-4放音子程序流程图图3-5延时子程序设置8253为方式0计数200查询8255A的A口PA0为1吗？子程序返回DOSNY开始置数据区首地址至D1置循环初值CX=60000从数据区取数据寻址DACS1加1延时0.2ms循环结束吗？子程序返回DOSNY发送到DAC进行D/A转换并输出104调试与结果测试4.1硬件的调试接好实验箱,检查芯片和导线是否完整,具体连接情况如下:8255：CS8255接地址译码Y1，PA0接8253的OUT0。8253：CS8253接地址译码Y0，CLK0接1MHz脉冲，GATE0接VCC。DAC0832：CS0832接地址译码Y2，UB接SPEAKINPUT。ADC0809：CS0809接地址译码Y3，CLK接1MHz脉冲，IN2接MICOUTPUT。114.2硬件的调试①运行结果：运行程序，打开开关K0或按下键盘上任一键，显示“Record......”开始录音，录音结束后自动播放，显示“Play„„”。播放过程，可以用K2控制停止，K3控制重放；幅度和放音增益由开关（K4、K5、K6）指定。并且可以实现在8×8双色点阵显示器上显示录音和放音的粗略波形，红色为放音，绿色为录音。②程序调试过程中遇到的问题及解决方法在调试过程中，出现缺少提示信息的栏目，导致在运行过程中不知道何时开始录音，何时开始放音，如何设置重播音。发现问题后，马上增加白提示信息，使程序在运行过程中更加流畅，操作更加简单。127总结微机原理和接口技术是一门实践性强的学科，其中很多的原量、规则、现象等仅仅靠学习教科书是无法完全掌握的，必须通过实践才能比较直观和深刻的理解。在进行课题设计的过程中，可以让学生体验分析问题、提出解决方案、通过编程等手段实现解决方案、不断调试最终达到设计要求的全过程，从而帮助学生系统地掌握微机原理的接口技术的相关知识，达到将知识融会贯通的目的。主要特点：微结微机原理和接口技术教材的重点内容编写，涵盖课程的主要知识点，具有通用性，适合开设计课程的不同学校采用。对课程设计的原理有比较详细的描述，课程设计的步骤循序渐进，便于学生独立完成课程设计。实例丰富，既有小型的适合一个学生独立完成的项目，也有比较大型的适合团队完成的项目，不仅可以培养学生的动手能力，也有助于培养学生的团队意识。这次课程设计的主题研究思想是利用微机原理与接口技术知识,掌握数字录音技术的基本原理本。实验从硬件上讲共有四个工作芯片，0809和0832负责信号数模模数转换，8253是定时用的，8255则是读取开关状态，从而决定工作状态的，从软件上讲，共有录音和放音两个主要子程序，这两个程序每执行一次调用一次显示程序，显示声信号的波形。通过综合设计实验，我们巩固了很多器件的使用方法，进一步熟悉了试验箱的硬件结构和汇编的调试方法。在本实验中，充分利用学过的汇编语言程序设计能力，在了解了数字录音技术的基本原理后，通过对A/D转换器与D/A转换器的使用，以及利用8253和8255芯片实现延时功能，成功完成了数字录音机的设计。测试实验结果时，成功实现了12s的录音及放音，达到设计要求。在本次数字录音机设计中，实现功能有12s录音功能、放音功能、13重复放音功能。课程设计使我们了解到数字录音技术的基本原理，进一步掌握A/D转换器和D/A转换器的使用方法，并巩固和加深了汇编语言程序设计的能力。14参考文献[1]杨素行.《微型计算机系统原理及应用》，北京，清华大学出版社，2004年[2]刘树中.孙书膺，王春平.单片机和液晶显示驱动器串行接口的实现[J].微计算机信息，2007[3]李广弟.单片机基础[M]。北京：北京航天航空大学出版社，2001[4]杨振江.智能仪器与数据采集系统的新器件及应用[M]。西安：西安电子科技大学出版社，2001[5]彭介华.电子技术课程设计指导[J].北京:高等教育出版社,1997.[6]葛纫秋.实用微机接口技术.高等教育出版社.2007[7]何超.微型计算机原理及应用.中国水利水电出版社.2007[8]田艾平.微型计算机技术.清华大学出版社.2005[9]郑岚,王洪海.微机原理与接口技术.北京理工大学出版社.201215附录1：总体电路原理图16附录2：元器件清单1:ADC0809芯片一块.2:DAC0832芯片一块.3:8253芯片一块.4:8255芯片一块5:通用微机接口实验系统实验箱一个.6:导线若干.7:电脑一台.17附：调试程序代码ASM程序：datasegmentioportequ01400h-0280hluportequioport+29ah;录音口地址fangportequioport+290h;放音口地址io8253aequioport+283hio8253bequioport+280hio8255cequioport+28bhio8255dequioport+288hdata_qudb60000dup(?);录音数据存放数据区news_1db'Pressanykeytorecord:',24h;录音提示news_2db0dh,0ah,'Playing:',24h;放音提示dataendscodesegmentassumecs:code,ds:data,es:databegin:movax,data;初始化movds,axmoves,axmovdx,o