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1、简易电子琴键盘控制电子音响发声、8x8点阵LED灯显示实验报告12281166 崔雪莹 12281161 安容巧 12281183 张佳悦实验目的1. 了解小键盘的工作原理，学会如何使用小键盘进行控制，熟悉流程和代码编程；2. 了解电子音响的发声原理，会利用8253A级联方式控制其发出不同频率的声音；3. 了解8X8点阵LED灯的工作原理，学会显示想要显示的文字和图形；4. 实验结合8253,8259,8255和小键盘，8*8点阵的应用共同实现。5. 实验目的效果：小键盘触发按键，控制电子音响发出相应频率的声音，8X8点阵LED灯显 示相应的内容。实验内容实验主要概述：键盘控制实现两个音部（高
2、音部、低音部）的发声，即：当在键盘上按下0、1、2、3、4、5、6、7时，电子音响发出不同频率的低 音调，当在键盘上按下8、9、A、B、C、D、E、F、时，电子音响发出不同频率的 高音调。同时，在8x8LED灯上显示相应音调对应的1、2、3、4、5、6、7、8、9、 A、 B、 C、 D、 E、 F。1. 小键盘按键的获取：CPU小键盘按键获取原理：（1）判断是否有按键按下：若某行为低电平，此时该行某按键对应某列也为低电平，则说明 该按键此时被按下。将8255A的A 口 PA0-PA3接行0到行3, B 口的PB0-PB3接列0到列3。A 口做 输出，B 口做输入。将A 口输出设置为0000读
3、取B 口的此时的值，若不是全为1则说明有按键按 下。无按键按下则等待。（2）去抖动：延时，等待按键通断引起的抖动消失。延时后再读B端口，若还有按键闭合， 则认为按键已确定。（3）找到被按下的按键：用逐行扫描的方法读出此时按键相应的值。从第0行开始，输出0, 顺序逐行扫描。每扫描一行，读入列线值，从0列开始，逐列检查是否为0。若为0,则表示该列 有键按下；若为1,则表示无键按下。这样按顺序扫描每一行及其列值，直到找到为0列值，则该 键就是被按下的键。计算按键编号。（4）根据找到的键号，执行键号对应的程序。2. 电子音响发声电子音响发声基本原理：8253A的1工作方式和3方式配合可以产生占空比不同
4、的输出方波，用这种波形可控制电子音 响发出不同的音调。使用通道0和通道2,通道0的输出OUT。作为通道2的GATE2的门控信号；通道0工作在3 方式，产生一定周期的方波信号，通道2工作在1方式；1方式虽然不是周期输出，但是在GATE2 信号上升沿周期出现时，1方式可以重新计数。通过对这两种工作方式的计数初值的合理设置，通 道2可以产生不同频率的周期性信号，来控制扬声器的发声。当3方式的方波周期大于1方式定时长度时，可通过改变1方式定时时间常数就可以改变方波 的占空比（如下图2示）；当3方式的方波周期小于1方式定时长度时，1方式总处于定时期间（发 声停止）。OU强方式0UT0 GATE2_3 方
5、式图2波形图3.8x8点阵LED灯显示8x8LED灯的工作原理：只要在行线R1-R8加上高电平，在列线C1-C8加上低电平，贝9两线交叉点的LED就会发光。通 过此原理我们计算出 了 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A、B C、D、 E F所对应的编码方案。并通过逐列扫描并延迟的方法实现字母的显示。图3-1 8x8点阵内部结构图82C55APA0咖F0PA7故&点阵LED显示PB0PB7图3-2 8x8点阵外部图举一个很简单的例子，将8X8点阵简化为1个平面有64个点图像，来确定其显示的编码形式, 如代码中DATA部分的那个大的显示矩阵以“0”来举例说明显示8X8点阵显示过程：000000
6、00 oooeeooo oo o o o o oooooo 009 O O O O oo o o o o ooo o o o oooooooo6123456 7B列图3-2 8x8点阵0显示8X8点阵显示“0”是因为，我们将所有的列都置高电平，然后让需要显示的发光二极管 对应的点的行置低电平，其他行的则置高电平，然后把置低电平的行码记为1其他的记0,再从左 向右读，贝y可以得到一个8位的2进制数。如上图所示，第1行和第8行是00H，第2行和第7行是18H，第3、4、5行都是24H 则 “0” 显示的编码是：00H,18H,24H,24H,24H,18H,00H三、实验分析与设计1. 硬件思路小
7、键盘部分：因为小键盘的读入用的扫描法，4行必须使用输入，4列必须输出，所以我们用到8255 的PA0-PA3作为输出，PB0-PB3作为输入。8255片选接200H。扬声器发声部分：8253使用级联方式，0UT0接GATE2,0UT2接扬声器，片选接210H。 点阵显示部分：8X8阵列行接A 口，列接B 口。中断部分：PC6接MIR5中断。2. 软件分析查询流程图如下：HI页序检迎归行得到按谨根拥按键傳到荷移重阡中斷图4-1主程序图4-2小键盘子程序四、图4-3 发声子程序实验硬件连线图图4-4 8x8LED灯子程序根据以上描述的硬件设计思路，电路连接线应如下图所示。图5-1发声子程序实验连线
8、图I?00H ：D7-D0PAOPAIPA2PA3FinWRP&OADAlPB1CS沖2PBS82555IOWAOA1，-KL1.z! KL24KL3厂、KR.Q* KR1 + :KR21U 52 I |53|54|S9|目1目 庖叫 卜1彳阿阿卜1勺卜1耳图5-2 小键盘子程序（含数码管）实验连接图82C55A200HPAOPADwPA7FBO卩BO匸P67PB7H0H7V0V7險呂点阵LED显示图5-3 8X8LED灯子程序实验连接图五、 实验创意我们应用了小键盘模块、扬声器和8x8点阵LED模块，同时结合8253A定时计数模块,8255并 行接口模块,8299中断模块将整个实验联系起来，
9、实现了一个简易电子琴的装置。同时在8x8点阵 显示了按键对应的字符显示，让这个电子琴看起来更加炫！8*8点阵我们最初想随着音调的高低变化亮度和点的多少，在实现的时候发现效果并不明显， 所以我们改成随着按键发声来显示对应的字符，效果比之前好得多。另外，发声频率由8253A与入计数控制，基本音有7个，加上一个咼一调，而键盘可控制16 个，所以我们分为高音部和低音部，实现了一个转换音的效果，更加人性化。其实，我们有更高的愿望，比如，我们希望可以小键盘弹奏一首歌后按键实现自动播放整首歌 曲的功能，这样就更加完整了，但是因时间和能力关系没能实现。我们还想用128x64LCD实现一个 音阶才的实时变化，希
10、望我们在今后的学习之余回顾这个实验时可以补上这些功能。六、实验结果演示1.实际实验连线图黄线8255的A 口连8*8点阵的行18,小键盘的行03,红线B 口连点阵的列18,小键 盘的列03。绿线表示8253的级联和cs接法，黑线连接扬声器SIN和out2,中断MIR5接PC6。刊sr阵3 日 g d 母7 ；朋专g珈EB描片与整Fl Jt圣峯羸2. 8x8点阵 各字母显示图(部分举例，未全部贴图)(2 5 8 9 A B D E)3. 声音视频见文件“实验效果视频”七、 实验体会崔雪莹：本次实验我主要负责程序代码的编写和整个实验的设计，通过此次实验，我对于硬件编程有了 更为深入的了解，懂得了怎
11、样编写硬件的较大一点的程序，尤其是写代码的时候一定要思路清晰， 明确的知道自己到底想要做些什么，怎么去设计这个实验，通过此次试验对于今后的硬件学习打下 了很好的基础。经过这次试验，我对8255等芯片以及小键盘、8X8LED灯、电子音响的工作原理有 了更为全面、更为深刻的理解，锻炼自己独立的利用手上芯片进行独立编程的能力。实验还有继续 改进的地方，我会继续学习，更加深入的去学习和研究。安容巧：本次试验是接口课中最复杂的一次实验，第一次实验课之前我们小组就去实验室讨论试验内 容，确定了试验内容之后开始代码的初步编写。经过实验课和老师的指导，我们完善了设计方案, 经过多次课下小组自己找时间自己做实验
12、，最终完成了试验。经过这次试验，我们队8255等芯片 以及小键盘、8X8LED灯、电子音响的工作原理有了更为全面、更为深刻的理解。小组一起做实验, 一起讨论，让我们学会了团队合作，对以后的学习工作很有帮助。张佳悦：本实验考查的内容很多，不仅有课堂上所学习的汇编与接口的知识，还对我们团队小组的分工 协作提出了很高的要求。我们小组成员分工明确、各尽所能，为整个设计性实验的完成作出了贡献。 同时，在和小组成员的交流中，我也强化了自己对汇编程序的理解以及对接口知识的巩固。最后的 成果，我个人感到非常满意，达到了预期的效果。汇编与接口方面还有很多我们不太会用但的确重 要的东西需要我们在接下来的学习中深入
13、研究和探索。附件：程序清单（加注释）.model small.386DATA SEGMENT；用来存储按键编号KEY_NO DB ?;8*8点阵显示时字符D0DB00H,18H,24H,24H,24H,24H,18H,00H;0D1DB00H,18H,18H,18H,18H,18H,18H,00H;1D2DB00H,3CH,20H,20H,3CH,04H,04H,3CH;2D3DB00H,3CH,20H,20H,3CH,20H,20H,3CH;3D4DB00H,24H,24H,24H,3CH,20H,20H,20H;4D5DB00H,3CH,04H,04H,3CH,20H,20H,3CH;5D6DB00H,3CH,04H,04H,3CH,24H,24H,3CH;6D7DB00H,3CH,20H,20H,20H,20H,20H,20H;7D8DB00H,3CH,24H,24H,3CH,24H,24H,3CH;8D9DB00H,3CH,24H,24H,3CH,20H,20H,3CH;9DADB18H,3CH,66H,66H,7EH,66H,66H,66H;ADB1DB00H,1CH,24H,24H,14H,24H,24H,14H;BDCDB
