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1、计算机接口技术课程设计报告计算机接口技术课程设计简易电子琴设计作 者 姓 名： 专业 班级： 机电一体化 学 号： 8 指 导 教 师： 开 始 日 期： 年 月 日 完 成 日 期： 年 月 日 答 辩 日 期： 年 月 日 威海海洋职业学院Weihai Ocean Vocational College计算机接口技术课程设计报告计算机接口技术设计报告独创性声明作者郑重声明：所呈交的设计（论文），是本人在指导教师指导下或自己独立完成，尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本设计（论文）不包含其他个人或集体已经发表的成果，也不包含其他已申请或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本
2、研究所做的贡献均已在设计（论文）中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。设计报告题目：作者签名： 日期： 年 月 日计算机接口技术课程设计报告摘 要定时器/ 计数器 8253 可以产生不同频率的信号, 经过三极管放大驱动扬声器发出不同的音阶。硬件上以 8086 作为核心处理单元 , 将 8253 的输出端连接音频模块。软件上检测按键是否有键按下, 判断按键并驱动对应发音子程序。通用 MIDI 音源模块制作制作出的电子琴，结构简单，可靠性高，并且价格低廉，具有实用的价值。这种电子琴能够支持单音和复音弹奏，如果与高品质的音源芯片连接，音质更可与高档电子琴相媲美。手机中
3、通用的音乐芯片构成音源模块，效果不错，价格更低廉，如韩国产的 QS6400 等，这些芯片的驱动要复杂一些，需要对芯片进行初始化设置。此外还有音乐盒、附有生日歌的生日卡片等等。所以利用微机制作的简易电子琴在我们的日常生活中随处可见。关键词：Altium Designer；ISIS 7 Professional ；8086；8255；8253 定时器；计算机接口技术课程设计报告目 录摘 要 .3绪 论 .5第一章 方案设计 .61.1 方案一 .61.2 方案二 .6第二章 硬件电路设计 .72.1 控制器 8086 .72.2 输入按键的设计 .72.3 8255 应用设计 .82.3 发声模块
4、的设计 .92.4 8253 应用设计 .10第三章 软件设计 .133.1 主程序的设计 .133.2 子程序的设计 .13第四章 仿真与调试结果 .17第五章 总结 .20参考文献 .21致 谢 .22附录 1 整体电路图 .23附录 2 程序流程图及代码 .24计算机接口技术课程设计报告绪 论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。本次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 C
5、PU、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。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。单片机控制通用 MIDI 音源模块制作制作出的电子琴，结构简单，可靠性高，并且价格低廉，具有实用的价值。这种电子琴能够支持单音和复音弹奏，如果与高品质的音源芯片连接，音质更可与高档电子琴相媲美。手机中通用的音乐芯片构成音源模块，效果不错，价格更低廉，如韩国产的 QS6400 等，这些芯片的驱动要复杂一
6、些，需要对芯片进行初始化设置。此外还有音乐盒、附有生日歌的生日卡片等等。所以利用微机制作的简易电子琴在我们的日常生活中随处可见。微机原理简易电子琴设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计，达到电子琴固有的基本功能，故叫简易电子琴。利用定时器可发出不同频率的方波，不同频率的方波经喇叭就会发出不同音调。其次，定时器按设置的定时参数产生中断，这一次中断发出脉冲低电平，下一次反转发出脉冲高电平，由于定时参数不同，就发出不同频率的方波，本设计中按键一次，会发出方波，松开后随之延时，但在延时的期间继续检测按键，若此时又有键被按下，若被按下的仍为原键则声音不变，否则键盘会译出被按下的另一个键的音调。
7、本 次 课 程 设 计 的 目 的 是 通过 D/A 转换器产生摸拟信号，使 PC 机作为简易电子琴。其主要任务有以下几点：基于 8086 系统；使用计算机的数字键1、2、3、4、5、6、7、8 作为电子琴的按键，按下即可发出相应的音阶；音阶通过扬声器发出声音。本次设计通过 8255 和 8253 来实现电子琴模拟，主要可以分成两部分，分别为输入部分和发音部分。输入部分：主要是由 8255 和 8 个常开型开关来完成。发音部分：CUP 通过对定时器 8253 的通道 2 进行编程，使其 I/O 寄存器接收一个控制声音频率的 16 位计数值，端口 61H 的最低位控制通道 2 门控的开断，以产生
8、特殊的音响。本文用到的是 8253 的方式 3方波发生器。计算机接口技术课程设计报告第 1 章 方案设计1.1 方案一首 先 利 用 了 编 程 程 序 ， 编 辑 8255 芯 片 控 制 字 , 对 其 进 行 初 始 化 ， 使 其 工作 在 方 式 0， 即 基 本 输 入 输 出 状 态 ， 将 8255 的 A 端 口 设 置 为 输 出 ,C 端 口 进行 ,经 CPU 运 算 后 , 输 出 到 8254 芯 片 的 A 端 口 中 ， 由 此 实 现 对 其 的 初 始 化 。将 8254 芯 片 设 置 为 工 作 在 方 式 3，即 输 出 对 称 方 波 状 态 。 A
9、 端 口 为 输 入 ，“OUT”指 令 可 将 输 出 对 应 一 定 频 率 的 方 波 送 到 扬 声 器 中 ， 由 此 实 现 发 声 4。本 实 验 频 率 大 小 控 制 发 出 声 音 的 高 低 ， 通 过 对 延 时 程 序 的 调 用 控 制 发 出 声 音的 长 短 。 并 通 过 所 编 程 序 实 现 对 键 盘 的 重 复 扫 描 ， 从 而 可 以 弹 奏 多 个 音 符 的试 验 目 的 。1.2 方案二8253 的 CLK0 接 1MHz 时钟，GATE0 接+5V ，OUT0 接 8255 的 PA0，K8跳线连接喇叭，使用汇编语言设计一个运行于计算机的电
10、子琴程序，程序应实现弹奏功能。其中弹奏：用户每按一琴键弹奏相应音符；软件预想功能为:按数字 18 为弹奏功能，按下即发出相应的音阶。按键发音，当从键盘上敲击 18 时，音响发出哆、唻、咪、发、嗦、啦、唏、唗的音节。对比方案一，其实两个方案差不多，但是我对于 8254 不熟悉，所以最终决定此方案为我选择的最佳方案，并附上本次设计的设计框图如图 1-1所示：图 1-1 设计框图8255 芯片8253 芯片扬声器发声系统总线8255 芯片8253 芯片扬声器发声键盘计算机接口技术课程设计报告第二章 硬件电路设计2.1 控制器 80868086 拥有一个外部的 8 位数据总线，允许便宜的芯片用途。它是
11、以 8080和 8085 的设计为基础，拥有类似的寄存器组，但是数据总线扩充为 16 位。总线界面单元(Bus Interface Unit)透过 6 字节预存(prefecth) 的队列(queue)位指令给执行单元(Execution Unit)，所以取指令和执行是同步的，8086 CPU 有 20 条地址线，可直接寻址 1MB 的存储空间，每一个 存储单元可以存放一个字节（8 位）二进制信息2.2 输入按键的设计控制部分主要是由 8255 和 8 个常开型开关来完成。常开型开关如右图。8个常开型开关 K1K8 与 8255 的 A 口 PA0PA7 相接，不触动开关时，为高电平输入，当按下开关时，就接地，为低电平输入。例如当 K1 键按下时，从 8255 中A 口输入的数为 B，十六进制为 0FEH。每一个开关按下时，都对应一个 ASCII码，由于 PC 计算机的时钟晶振为 1.MHz，根据频率的公式：图 2-1 常开型开关f=1/T 则频
