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武汉理工大学华夏学院-0-武汉理工大学华夏学院课程设计(报告)题目名称简易电子琴设计课程名称微型计算机原理与接口技术学生姓名张志刚学号10212507109系、专业信息工程系测控1071指导教师李波2010年1月28日武汉理工大学华夏学院-1-课程设计任务学生姓名：张志刚专业班级：测控技术与仪器1071班指导教师：李波工作单位：武汉理工大学华夏学院题目:简易电子琴的设计初始条件：1．运用所学的微机原理和接口技术知识；2．微机原理和接口技术实验室的实验箱设备。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）使用汇编语言设计一个能够用键盘运行的电子琴，（实现一个以上功能）：1.弹奏：用户每按一个键盘琴键就弹奏相应的音符；2.演奏：按下键盘上某一个指定的建后自动弹奏预存琴谱功能；3.变调：按下键盘上某一指定键后，再弹奏和演奏时琴键相应的音符频率变高；按下另一指定键后，再弹奏和演奏时琴键相应的音符频率变低；4.严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。时间安排：序号阶段内容所需时间（天）1设计思路、原理电路设计12编程,调试33撰写课程设计报告1合计5指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学华夏学院-2-摘要随着电子技术的发展，电子琴很为常见，硬件的设计很费人力与物力，因此软件的应用得到了很好的应用，这个简易电子琴设计采用了软硬件结合的方法完成了任务要求。应用了8255和8253的芯片，利用CPU，8086达到软硬件结合，从而实现电子琴的弹奏和演奏两种方式的应用。可以随心所欲控制电子琴是弹奏还是自动演奏。此电子琴程序实现了：1.弹奏：用户每按一个键盘琴键就弹奏相应的音符；2.演奏：按下键盘上某一个指定的建后自动弹奏预存琴谱功能。k0为控制键：高电平时自动演奏。打到低电平时停止演奏。低电平时可弹奏，K1,K2,K3,K4,K5,K6,K7分别为1，2，3，4，5，6，7武汉理工大学华夏学院-3-目录………………………………………………………………………………………………前言第一章电子琴的设计要求和使用器件1.1初始条件1.2电子琴要完成的主要任务1.3电子琴课设的使用器件1.4设计方案的确定第二章电子琴的硬件设计2.1电子琴的硬件框图2.28255芯片的资料2.38253芯片的资料第三章电子琴的软件设计3.1程序流程图3.2发音程序3.3延时程序3.4停止发音程序3.5整体的软件汇编程序第四章电子琴的调试和设计体会4.1硬件调试4.2软件调试4.3设计体会第五章附录5.1参考文献5.2乐谱5.3成绩评定表武汉理工大学华夏学院-4-前言随着电子技术的发展，计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。本课程设计是基于微机原理与接口技术的简单应用。微机技术目前运用最广泛的就是单片机。单片机是随着大规模集成电路的出现极其发展，将计算机的CPU，RAM，ROM，定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成了芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机(singlechipmicrocomputer).它拥有优异的性价比、集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、低功耗的显著优点.主要应用于智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面,并且取得了显著的成果.单片机应用系统可以分为:（1）最小应用系统是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉,结构简单，常构成一些简单的控制系统，如开关状态的输入/输出控制等。片内有ROM/EPROM的单片机，其最小应用系统即为配有晶振，复位电路，电源的单个单片机.片内无ROM/EPROM的单片机，其最小应用系统除了外部配置晶振，复位电路，电源外，还应外接EPROM或EEPROM作为程序存储器用.（2）最小功耗应用系统是指为了保证正常运行，系统的功耗最小.（3）典型应用系统是指单片机要完成工业测控功能所必须的硬件结构系统。武汉理工大学华夏学院-0-第一章电子琴的设计要求和使用器件1.1初始条件1.运用所学的微机原理和接口技术知识；2.微机原理和接口技术实验室的实验箱设备；1.2电子琴要完成的主要任务（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）使用汇编语言设计一个能够用键盘运行的电子琴，（实现一个以上功能）：1.弹奏：用户每按一个键盘琴键就弹奏相应的音符；2.演奏：按下键盘上某一个指定的建后自动弹奏预存琴谱功能；3.变调：按下键盘上某一指定键后，再弹奏和演奏时琴键相应的音符频率变高；按下另一指定键后，再弹奏和演奏时琴键相应的音符频率变低；4.严格按照课程设计说明书要求撰写课程设计说明书。1.3电子琴课设的使用器件1.唐都实验箱TDN86/88uln2803a，d8255ac-2，d8253ac-2，spk2.电脑一台3.wmd86软件1.4设计方案的确定1.用试验箱上的晶振输出一个高频的信号，接入8253，用软件给8253和8255进行初始化，8255接开关，由开关取数值，后判断发音的频率，并送此分频数给8253，从8253输出相应的音频后，接一个非门，再接入硬件扬声器，扬声器接受到不同频率的波后发出不同的声音。2.用比较语句cmp和跳转指令来实现开关键和音调的一一对应。3.用一个按键来控制是自动演奏还是手动弹奏。为高电平时是自动演奏；为低电平时是手动弹奏。4.其中用一个延时程序，使得发一个音有一定的延时时间。从而能使得可以被听见。5.有个停止程序，使得晶振不能使得扬声器发生（在没有按键的情况下）。6.用开关控制自动播放的开始和停止。武汉理工大学华夏学院-1-第二章电子琴的硬件设计2.1电子琴的硬件框图和硬件连接图图1硬件框图82558253+5VGATE21.8432MHZCLK2扬声器OUT2开关K0K1K2K3K4K5K6K7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB78086uln2803aDD’SPK图2电路连接图武汉理工大学华夏学院-2-8255与开关相连，从开关上获取开关的开启和关闭的信息（即开关的地址），从8255的B口输入，然后根据8086的程序，将不同的分频数与开关的每一个一一对应，通过程序从8086给8253赋个初值（即不同的分频数），晶振给8253一个固定的频率，在不同的分频数下得到不同的频率，将频率通过8253的2计数器送给一个非门，（加非门的原因：因为8253的out2原始状态时一个高点平，若直接与扬声器相连，一经连接扬声器就会发音，接个非门后使得它的初始状态为低电平，就能消除困扰。）非门出来接扬声器。不同的频率使得扬声器发出不同音色的声音。2.28255芯片的资料1.8255的内部结构：图三8255内部结构图2.8255的管脚图：图四8255管脚图武汉理工大学华夏学院-3-3.8255的方式选择控制字（1）方式选择控制字把A、B、C三个端口分为A、B两组来设定工作方式。A组包括端口A和端口C的上半部，B组包括端口B和端口C的下半部。（2）端口A可工作于3种方式中的任何一种：端口B只能工作于方式0和方式1；而端口C除用作输入、输出口（方式0）外，通常用来配合端口A和端口B提供联络控制信号和状态信号。（3）归在同一组的两个端口可分别作为输入端口或输出端口，不要求同为输入或输出。图五8255方式控制字4．8255端口C按位置位/复位控制字（1）端口C按位置位/复位控制字尽管是对端口C进行操作的，但此控制字必须写入控制口，而不写入端口C。（2）一个控制字只能完成端口C中某一位置的置1或置0，要对多位置1或置0，必须使用多个控制字。图六C端口的方式控制字0D5D6D4D3D2D1D0端口C下半部：输入为1，输出为0端口B：输入为1，输出为0方式选择：0—方式0，1—方式1端口C上半部：输入为1，输出为0端口A：输入为1，输出为0方式选择：00—方式001—方式11X—方式20D5D6D4D3D2D1D01:置位0:复位12076543100101010101100100011110位选择武汉理工大学华夏学院-4-5．采用的方式控制字使用8255的B口作为数据输入端，与开关相连接（即D1:1）；使用工作方式0(即D6D5：00)。综上：8255的方式控制字为：10000010（即82H）2.38253芯片的资料1．8253的方式控制字8253有一个8位的控制字寄存器，其格式如下：若计数器2，11读写，工作方式3bcd数图七8253的方式控制字其中：D0：数制选择控制。为1时，表明采用BCD码进行定时/计数；否则，采用二进制进行定时/计数。D3-D1：工作方式选择控制。000，0；001，1；X10，2；X11，3；100，4；101，5；D5D4：读写格式。00，计数锁存命令；01，读/写高8位命令；10，读/写低8位命令；11，先读/写低8位，再读写高8位命令。D7D6：通道选择控制。000通道；01，1通道；10，2通道；11，非法2．要选用的两种工作方式¤方式3—方波速率发生器方式3的波形如图八所示，这种方式下的输出与工作方式方式2都是周期性的，不同的是周期不同，CPU写入控制字后，输出OUT变高，写入计数值后开始计数，不同的是减2计数，当计数到一半计数值时，输出变低，重新装入计数值进行减2计数，当计数到0时，输出变高，装入计数值进行减2计数，循环不止。在方式3下，8253有下列使用特点：①通道可以连续工作；②关于计数值的奇偶，若为偶数，则输出标准方波，高低电平各为N/2个；若为奇数，则在装入计数值后的下一个CLK使其装入，然后减1计数，（N＋1）/2，OUT改变状态，再减至0，OUT又改变状态，重新装入计数值循环此过程，因此，在这种情况下，输出有（N＋1）/2个CLK个高电平，（N－1）/2个CLK个低电平；武汉理工大学华夏学院-5-③GATE信号能使计数过程重新开始，当GATE＝0时，停止计数，当GATE变高后，计数器重新装入初值开始计数，尤其是当GATE＝0时，若OUT此时为低，则立即变高，其它动作同上；④在计数期间改变计数值不影响现行的计数过程，一般情况下，新的计数值是在现行半周结束后才装入计数器。但若中间遇到有GATE脉冲，则在此脉冲后即装入新值开始计数。计数值为偶数计数值为奇数图八8253的工作方式3¤方式5—硬件触发的选通信号发生器方式5的波形如图九所示，在这种方式下，当控制字写入后，OUT立刻变高，写入计数值后并不立即开始计数，而是由GATE的上升沿触发启动计数的，当计数到0时，输出变低，经过一个CLK之后，输出恢复为高，计数停止，若再有GATE脉冲来，则重新装入计数值开始计数，上述过程重复。方式5下，8253有下列使用特点：①在这种方式下，若设置的计数值是N，则在GATE脉冲后，经过（N＋1）个CLK才一个负脉冲；②若在计数过程中又来一个GATE脉冲，则重新装入初值开始计数，输出不变，即计数值多次有效；③若在计数过程中修改计数值，则该计数值在下一个GATE脉冲后装入开始按此值计数。图九8253的工作方式5武汉理工大学华夏学院-6-3．8253的工作方式小结(1)方式2、4、5的输出波形是相同的，都是宽度为一个CLK周期的负脉冲，但方式2连续工作，方式4由软件触发启动，方式5由硬件触发启动。(2)方式5与方式1工作过程相同，但输出波形不同，方式1输出的是宽度为N个CLK脉冲的低电平有效的脉冲（计数过程中输出为低），而方式5输出的为宽度为一个CLK脉冲的负脉冲（计数过程中输出为高）。(3)输出端OUT的初始状态，方式0在写入方式字后输出为低，其余方式，写入控制字后，输出均变未能高。(4)任一种方式，均是在写入计数初值之后，才能开始计数，方式0、2、3、4都是在写入计数初值之后，开始计数的，而方式1和方式5需要外部触发启动，才开始计数。(5)6种工作方式中，只有方式2和方式3是连续计数，其它方式都是一次计数，要继续工作需要重新启动，方式0、4由软件启动，方式