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1、武汉理工大学华夏学院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
2、）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
3、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 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
4、 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2.2 8255芯片的资料2.3 8253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
5、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(single chipmicrocomputer).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，
6、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。- 15 -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
7、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TDN 86/88uln2803a ，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825
8、3，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。第二章 电子琴的硬件设计2.1 电子琴的硬件
9、框图和硬件连接图图 1 硬件框图图 2 电路连接图 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。2.2 8255芯
10、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48255端口C按位置位/复位控制字 （1） 端口
11、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D6 D5：0 0)。综上：8255的方式控制字为：1000 0010（即82H）2.3 8253芯片的资料 18253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
12、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；D5 D4：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。D7 D6：通道选择控制。00 0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： 通道可以连续工作； 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，（N1）/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（N1）/2个CLK个高电平，（N1）/2个CLK个低电平； GATE信号能使
