微機(jī)接口課程設(shè)計(jì)報(bào)告電子琴

1、微機(jī)接口微機(jī)接口課課程程設(shè)計(jì)報(bào)設(shè)計(jì)報(bào)告告 （ （20102011 第一學(xué)期）第一學(xué)期）學(xué)學(xué) 院：院：計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息學(xué)院算機(jī)科學(xué)與信息學(xué)院專專 業(yè)業(yè)： ：計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技算機(jī)科學(xué)與技術(shù)術(shù) 課題課題名稱：名稱：電電子琴子琴組組 員員： ：指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師： ： 目錄目錄前言前言 .4課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.51、課程設(shè)計(jì)題目.52、 原始資料.52.1、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.52.2、設(shè)計(jì)參考.53、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 .53.1、課程設(shè)計(jì)的目的意義：.53.2、本課題研究的主要內(nèi)容：.63.3、提交的成果：一份符合畢業(yè)設(shè)計(jì)論文規(guī)范的課程設(shè)計(jì)說明書.6第一章第一章 概述概述.71.1 電子琴設(shè)計(jì)的

2、背景 .71.1.1 軟件定時(shí)法.71.1.2 硬件定時(shí)法.71.2 電子琴設(shè)計(jì)的目標(biāo).81.3 設(shè)計(jì)的意義.81.4 設(shè)計(jì)環(huán)境.81.4.1 設(shè)計(jì)環(huán)境及語(yǔ)言.81.4.2 8088 系統(tǒng)地址.8第二章第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì).102.1 設(shè)計(jì)總要求.102.2 設(shè)計(jì)原理.102.3 軟件設(shè)計(jì)和音樂相關(guān)知識(shí) .102.4 硬件設(shè)計(jì).122.4.1 8253 編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器.122.4.2 脈沖發(fā)生電路（a3）.132.4.3 音頻功效模塊（b3）.142.4.4 分頻電路（c5）.152.5 設(shè)計(jì)原理圖.152.6 實(shí)驗(yàn)接線.16第三章第三章 代碼設(shè)計(jì)及調(diào)試代碼設(shè)計(jì)及調(diào)試.173.1 代碼設(shè)

3、計(jì).173.1.1 計(jì)數(shù)初始化.173.1.2 代碼程序.173.2 系統(tǒng)調(diào)試.223.2.1 硬件調(diào)試.223.2.2 軟件調(diào)試.22課程設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)總結(jié).23參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).24前言前言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用的日益廣泛和深入，接口技術(shù)有了迅速的發(fā)展，已成為直接影響微機(jī)系統(tǒng)功能和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。微機(jī)接口技術(shù)是采用硬件與軟件相結(jié)合的方法，研究微處理器如何與“外部世界”進(jìn)行最佳連接，以實(shí)現(xiàn) cpu 與“外部世界”進(jìn)行高效可靠的信息交換的一門技術(shù)。而如今接口技術(shù)正在逐漸改善著人們的學(xué)習(xí)、生活、工作，因此開發(fā)本系統(tǒng)希望能夠給人們多帶來一點(diǎn)生活上的樂趣，接口技術(shù)與音樂的結(jié)合不斷加深

4、。由此而產(chǎn)生的電子琴在這種形勢(shì)下，因其體積小，易于攜帶，經(jīng)濟(jì)適用，對(duì)初學(xué)者，尤其對(duì)識(shí)譜的人來說是很容易彈奏的，一首簡(jiǎn)單的曲子靈感好的人甚至不用很多的練習(xí)和教師的指導(dǎo)就能很快的彈奏出來。是一般家庭都能承受得了的經(jīng)濟(jì)投入，而且電子琴鍵盤操作直觀易于掌握。這樣就強(qiáng)烈地激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，迅速地提高了電子琴的普及率。電子琴使用簡(jiǎn)單。深受廣大音樂愛好者推崇。作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，掌握電子琴的制作是很好檢驗(yàn)我們所學(xué)知識(shí)應(yīng)用。作為新時(shí)代的我們更應(yīng)該知道現(xiàn)在的科學(xué)發(fā)展動(dòng)向，隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代的來臨，通信技術(shù)和電子得到了快速發(fā)展帶來了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和電子行業(yè)工作崗位的變化，電子技術(shù)應(yīng)用型人才需求由

5、操作型、技能型向智能型、技術(shù)型轉(zhuǎn)化，向高層次、復(fù)合型、綜合性、多樣型發(fā)展，作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的我們更應(yīng)該了解這些基本知識(shí)，才能在以后的學(xué)習(xí)工作發(fā)揮特長(zhǎng)。微機(jī)接口技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，除了課堂的理論學(xué)習(xí)外，還需要強(qiáng)有力的實(shí)踐性環(huán)節(jié)與之相配合，這樣才能得到有效地成果。實(shí)踐與理論的相結(jié)合，對(duì)提高學(xué)習(xí)效率和教學(xué)的效果十分有益，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)分析與解決實(shí)際問題的能力也非常有利。實(shí)踐性環(huán)節(jié)由微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)和微機(jī)接口課程設(shè)計(jì)來體現(xiàn)。通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)同學(xué)們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，以達(dá)到調(diào)查研究、分析問題的能力；使用設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)規(guī)范的能力；查閱中外文獻(xiàn)的能力；制定

6、設(shè)計(jì)方案的能力；計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力；設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖的能力；技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析能力；語(yǔ)言文字表達(dá)能力等。本課程設(shè)計(jì)我選擇的是設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴，要求：使用數(shù)字鍵1、2、3、4、5、6、7 作為電子琴鍵，按下數(shù)字鍵發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。電子琴是現(xiàn)代電子科技與音樂結(jié)合的產(chǎn)物，是一種新型的鍵盤樂器。它在現(xiàn)代音樂扮演著重要的角色，pc 系列微機(jī)接口具有強(qiáng)大的控制功能和靈活的編程實(shí)現(xiàn)特性，它已經(jīng)溶入現(xiàn)代人們的生活中，成為不可替代的一部分。希望通過本次課程設(shè)計(jì)，使自己的動(dòng)手實(shí)踐能力進(jìn)一步的提高。 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1 1、課程設(shè)計(jì)題目、課程設(shè)計(jì)題目 電子琴2 2、 原始資料原始資料2.1、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、設(shè)計(jì)

7、的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴，使用數(shù)字鍵 1、2、3、4、5、6、7 作為電子琴鍵，按下數(shù)字鍵發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)?；疽螅?1)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路（要求利用試驗(yàn)儀的硬件資源）(2)、分析實(shí)驗(yàn)原理(3)、列出實(shí)驗(yàn)接線表 (4)、采用匯編語(yǔ)言編寫實(shí)驗(yàn)程序 (5)、通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證功能的實(shí)現(xiàn) (6)、編寫課程設(shè)計(jì)說明書2.2、設(shè)計(jì)參考、設(shè)計(jì)參考(1)、根據(jù)音階頻率表，利用定時(shí)器可以產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號(hào)，不同頻率的脈沖信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后，就會(huì)發(fā)生不同的音調(diào)。(2)、對(duì)于每一個(gè)按鍵的音調(diào)發(fā)音時(shí)間由軟件延時(shí)控制，如一直按下，就會(huì)連續(xù)發(fā)音。各音階標(biāo)稱頻率值：音階1234567頻率（hz）440.00493.88554.3

8、7587.33659.26739.99830.613 3、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容課程設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1、課程設(shè)計(jì)的目的意義：、課程設(shè)計(jì)的目的意義：通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)同學(xué)們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，使同學(xué)們達(dá)到以下能力訓(xùn)練：(1)、調(diào)查研究、分析問題的能力；(2)、使用設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)規(guī)范的能力；(3)、查閱中外文獻(xiàn)的能力；(4)、制定設(shè)計(jì)方案的能力；(5)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力；(6)、設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖的能力；(7)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析能力；(8)、語(yǔ)言文字表達(dá)能力。3.2、本課題研究的主要內(nèi)容：、本課題研究的主要內(nèi)容： 設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴，使用數(shù)字鍵 1、2、3、4、5、6、7 作為電子琴鍵，按字鍵發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。3.3、提交

9、的成果：一份符合畢業(yè)設(shè)計(jì)論文規(guī)范的課程設(shè)計(jì)說明、提交的成果：一份符合畢業(yè)設(shè)計(jì)論文規(guī)范的課程設(shè)計(jì)說明書書 課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一使用學(xué)校印制的課程設(shè)計(jì)封面及課程設(shè)計(jì)袋。課程設(shè)計(jì)袋按要求認(rèn)真填寫，字體要工整，卷面要整潔，手寫一律用碳素墨水書寫。 課程設(shè)計(jì)除課程設(shè)計(jì)袋的其它資料鼓勵(lì)用計(jì)算機(jī)打印。 課程設(shè)計(jì)按統(tǒng)一順序裝訂：（1） 、封面（2） 、前言（3） 、目錄（4） 、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（須有指導(dǎo)老師簽名及日期）（5） 、正文（分章、層次等，每一章從新的一頁(yè)開始）（6） 、小結(jié) （7） 、參考文獻(xiàn) 裝訂好后放入填寫好的資料袋內(nèi)由各教學(xué)單位存檔。相關(guān)要求可酌情參照“安徽工程科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）管理辦法”執(zhí)

10、行。 指導(dǎo)教師（簽名）_ 年 月 日 第一章第一章 概述概述1.11.1 電子琴電子琴設(shè)計(jì)的背景設(shè)計(jì)的背景隨著電子科技的飛速發(fā)展，電子技術(shù)正在逐漸改善著人們的學(xué)習(xí)、生活、工作，因此開發(fā)本系統(tǒng)希望能夠給人們多帶來一點(diǎn)生活上的樂趣。基于當(dāng)前市場(chǎng)上的玩具市場(chǎng)需求量大，其中電子琴就是一個(gè)很好的應(yīng)用方面。計(jì)算機(jī)是一種嚴(yán)格按照時(shí)序進(jìn)行工作的數(shù)字化、智能化機(jī)器，實(shí)現(xiàn)電子琴的微型化，可以用作玩具琴、音樂轉(zhuǎn)盤以及音樂童車等等。并且可以進(jìn)行一定的功能擴(kuò)展。它離不開定時(shí)與計(jì)數(shù)。為了使機(jī)器各部件的功能在時(shí)序上同步，系統(tǒng)中各個(gè)時(shí)鐘信號(hào)都源于同一個(gè)主頻。定時(shí)與計(jì)數(shù)的方法歸納起來有兩大類：軟件定時(shí)和硬件定時(shí)。1.1.1 軟

11、件定時(shí)法軟件定時(shí)法軟件定時(shí)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定時(shí)或延時(shí)控制的最簡(jiǎn)單的方法。軟件定時(shí)是指cpu 執(zhí)行一段具有固定延時(shí)的循環(huán)程序。這種程序常用匯編語(yǔ)言編寫，因?yàn)閰R編語(yǔ)言的每一條指令所占用的時(shí)鐘周期（t 狀態(tài)）數(shù)是確定的。只有將整個(gè)循環(huán)體內(nèi)的每條指令的 t 狀態(tài)數(shù)累加起來，乘以系統(tǒng)的時(shí)鐘周期。就是該程序執(zhí)行一遍所需要的固定延時(shí)時(shí)間。程序設(shè)計(jì)者可選擇不同周期數(shù)的指令和不同的循環(huán)次數(shù)來實(shí)現(xiàn)不同的時(shí)間延遲。軟件定時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是不需要外加硬件電路且定時(shí)準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是定時(shí)與過程中，cpu 一直在執(zhí)行該定時(shí)程序，不能做其他工作，定時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，cpu 的開銷就越大，而且不能響應(yīng)中斷，否則定時(shí)就不準(zhǔn)確了。因此這種方法多用于較短時(shí)

12、間的定時(shí)，如用軟件延時(shí)來消除機(jī)械案按鍵的抖動(dòng)等。1.1.2 硬件定時(shí)法硬件定時(shí)法硬件定時(shí)是由硬件電路來實(shí)現(xiàn)的定時(shí)。對(duì)于較長(zhǎng)時(shí)間的定時(shí)，一般用硬件電路來完成，一減輕 cpu 的負(fù)擔(dān)，使得在定時(shí)周期間 cpu 能做其他的工作。硬件定時(shí)又可分為不可編程的和可編程的。不可編程的硬件定時(shí)如 555 時(shí)基電路、單穩(wěn)延時(shí)電路或計(jì)數(shù)電路等，是通過外部的 rc 元件來實(shí)現(xiàn)定時(shí)的。但元件參數(shù)一經(jīng)設(shè)定就不能改變，電路調(diào)試也比較麻煩。另外，時(shí)間一長(zhǎng)，電阻電容器件老化，電路工作不穩(wěn)定，會(huì)嚴(yán)重影響定時(shí)準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性?？删幊逃布〞r(shí)，實(shí)際上是一種軟硬件結(jié)合的定時(shí)方法，是為了克服單獨(dú)的軟件定時(shí)和硬件定時(shí)的缺點(diǎn)，而將硬件電路做

13、成通用的定時(shí)/計(jì)數(shù)器并集成到一個(gè)硅片上，其定時(shí)參數(shù)和工作方式又可由軟件來控制。這種定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片可直接對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過寫入不同的計(jì)數(shù)初值，可方便地改變定時(shí)時(shí)間，且定時(shí)期間不需要 cpu 管理。intel 公司的 8253 和 8254 就是這樣的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片。 電子琴的設(shè)計(jì)，是利用 8253 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、結(jié)合其他一些脈沖發(fā)生電路、分頻器等電路來連接起來，通過鍵盤輸入 1、2、3、4、5、6、7 而產(chǎn)生不同頻率的聲音來設(shè)計(jì)。1.21.2 電子琴設(shè)計(jì)的目標(biāo)電子琴設(shè)計(jì)的目標(biāo)由于本設(shè)計(jì)主要用于人們娛樂方面，因此在設(shè)計(jì)上盡量使其安全以及簡(jiǎn)單易操作。其次，在這次設(shè)計(jì)可行性上進(jìn)行分析如

14、下：1、經(jīng)濟(jì)可行性：所謂經(jīng)濟(jì)可行性，即在這次設(shè)計(jì)上需要投入資金的多少，由于課程設(shè)計(jì)是提高我們的動(dòng)手能力以及資金有限。因此在經(jīng)濟(jì)上必須能夠承受，比較理想化的對(duì)于我們課程設(shè)計(jì)來說是不可行的。通過分析后，無論是在器件價(jià)格或是常見度上均是可行的。2、技術(shù)可行性：技術(shù)可行性主要是分析技術(shù)條件上是否能夠順利開展并完成課程設(shè)計(jì)的主要問題，硬件、軟件能否滿足設(shè)計(jì)者的需要等。通過分析各種軟件環(huán)境，硬件仿真環(huán)境等均已經(jīng)具備。綜上所述，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)已經(jīng)明確，在經(jīng)濟(jì)與技術(shù)上均可行，因此本系統(tǒng)的開發(fā)是完全可行的。1.31.3 設(shè)計(jì)的意義設(shè)計(jì)的意義通過課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)同學(xué)們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，使同學(xué)們達(dá)到以下能力訓(xùn)練：通過課程

15、設(shè)計(jì)培養(yǎng)同學(xué)們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，使同學(xué)們達(dá)到以下能力訓(xùn)練：(1)、調(diào)查研究、分析問題的能力；(2)、使用設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)規(guī)范的能力；(3)、查閱中外文獻(xiàn)的能力；(4)、制定設(shè)計(jì)方案的能力；(5)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力；(6)、設(shè)計(jì)計(jì)算和繪圖的能力；(7)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的分析能力；(8)、語(yǔ)言文字表達(dá)能力。1.41.4 設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)計(jì)環(huán)境 1.4.1 設(shè)計(jì)環(huán)境及語(yǔ)言設(shè)計(jì)環(huán)境及語(yǔ)言dj_598k 實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)；pc 機(jī)；基于 8088 cpu 匯編語(yǔ)言進(jìn)行編寫；1.4.2 8088 系統(tǒng)地址系統(tǒng)地址8088 有 1mb 存儲(chǔ)空間，系統(tǒng)提供用戶使用的空間為 00000h-0ffffh， 用于存放、調(diào)試實(shí)驗(yàn)程序

16、。具體分配如下： 存貯器地址分配存貯器地址分配表 1-1 存貯器地址分配 i/oi/o 地址分配地址分配表 1-2 i/o 地址分配(一)表 1-3 i/o 地址分配(二)監(jiān)控占用 00004h-0000fh 作為單步（t） 、斷點(diǎn)（int3） 、無條件暫停（nmi）中斷矢量區(qū)， 用戶也可以更改這些矢量， 指向用戶的處理， 但失去了相應(yīng)的單步、斷點(diǎn)、暫停等監(jiān)控功能。f0000hfffffh 監(jiān)控程序區(qū)系統(tǒng)占用。第二章第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.12.1 設(shè)計(jì)總要求設(shè)計(jì)總要求本次課程設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)一個(gè)電子琴，使用數(shù)字鍵 1、2、3、4、5、6、7 作為電子琴鍵，按下數(shù)字鍵發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。 1、根據(jù)音

17、階頻率表，利用定時(shí)器可以產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號(hào)，不同頻率的脈沖信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后，就會(huì)發(fā)生不同的音調(diào)。2、對(duì)于每一個(gè)按鍵的音調(diào)發(fā)音時(shí)間由軟件延時(shí)控制，如一直按下，就會(huì)連續(xù)發(fā)音?；疽螅?1)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路（要求利用試驗(yàn)儀的硬件資源）(2)、分析實(shí)驗(yàn)原理(3)、列出實(shí)驗(yàn)接線表(4)、采用匯編語(yǔ)言編寫實(shí)驗(yàn)程序(5)、通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證功能的實(shí)現(xiàn)(6)、編寫課程設(shè)計(jì)說明書并希望在設(shè)計(jì)電子琴的過程中了解微機(jī)利用定時(shí)器產(chǎn)生音樂的基本方法，進(jìn)一步熟悉定時(shí)器編程方法，熟悉鍵盤掃描電路工作原理及編程方法， ，加深對(duì)微型計(jì)算機(jī)接口應(yīng)用技術(shù)的理解和認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力。2.22.2 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理要使揚(yáng)聲器

18、發(fā)出不同的音調(diào)，就得輸入不同頻率的波形。通過給 8253 定時(shí)/計(jì)數(shù)器裝入不同的計(jì)數(shù)值，可以使其輸出不同頻率的方波。經(jīng)過放大器的放大作用，便可驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā) 出不同的音調(diào)，只要插入一段延時(shí)程序之后，再將揚(yáng)聲器切斷，音調(diào)的聲音就可以持續(xù)一端時(shí)間。通過計(jì)算機(jī)的不同按鍵輸出不同的音調(diào)，需要使用系統(tǒng)調(diào)用功能以接收鍵入字符，并且要建立一張表，使鍵入字符與頻率構(gòu)成一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系。1、根據(jù)音階頻率表，利用定時(shí)器可以產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號(hào)，不同頻率的脈沖信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后，就會(huì)發(fā)生不同的音調(diào)。2、對(duì)于每一個(gè)按鍵的音調(diào)發(fā)音時(shí)間由軟件延時(shí)控制，如一直按下，就會(huì)連續(xù)發(fā)音。各音階標(biāo)稱頻率值：音階1234567頻率（hz）4

19、40.00493.88554.37587.33659.26739.99830.61 2.32.3 軟件設(shè)計(jì)和音樂相關(guān)知識(shí)軟件設(shè)計(jì)和音樂相關(guān)知識(shí) 樂音聽起來有的高，有的低，這就叫音高，音高是由發(fā)音物體振動(dòng)頻率的高低決定的，頻率高聲音就高，頻率低聲音就低，不同音商的樂音是用c、d、e、f、g、a、b 表示的，這 7 個(gè)字母就是樂音的音名，它們一般依次唱成 do、re、mi、fa、so、la、si，這是唱曲時(shí)樂音的發(fā)音，所以叫唱名。音持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短即時(shí)值，一般用拍數(shù)表示，休止符表示暫停發(fā)音。一首音樂是由許多不同的音符組成的，而每個(gè)音符對(duì)應(yīng)著不同的頻率，這樣就可以利用不同頻率的組合，加以與拍數(shù)對(duì)應(yīng)的延

20、時(shí)，構(gòu)成音樂。因此控制驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率和持續(xù)時(shí)間就是編寫樂曲程序的關(guān)鍵。頻率對(duì)應(yīng) 8253 的計(jì)數(shù)初值，而樂曲中的節(jié)拍決定了各音頻持續(xù)的時(shí)間。電子琴由脈沖產(chǎn)生電路模塊、分頻器電路模塊、8253 定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊、音頻功效模塊四大部分組成。具體選擇如下：（1）脈沖產(chǎn)生電路 8mhz ； （2）分頻器電路 t1_2.0mhz; (3) 8253 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 工作方式 3（具有自動(dòng)重裝載功能） ，clk0,out0（發(fā)出音頻信號(hào)）; (4) 音頻功效模塊 vin1；整個(gè)設(shè)計(jì)的程序主流程圖如圖 2.6 所。調(diào)顯示子程序是數(shù)字鍵 17？用鍵值查表得到音頻相關(guān)數(shù)據(jù)按音頻數(shù)據(jù)設(shè)置計(jì)數(shù)器初值啟動(dòng)定時(shí)器，開始

21、發(fā)聲延時(shí)關(guān)閉定時(shí)，停止發(fā)聲是否開始 圖 2.6 電子琴程序流程圖定時(shí)器子程序圖如圖 2.7 所示。設(shè)置定時(shí)器子程序保存音頻數(shù)據(jù)設(shè)置定時(shí)器工作方式取出音頻數(shù)據(jù)音頻數(shù)據(jù)輸出到定時(shí)器返回圖 2.7 設(shè)置定時(shí)器子程序流程圖2.42.4 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)2.4.1 8253 編程定時(shí)編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器(1)(1) 82538253 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8253 內(nèi)部主要由數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀/寫邏輯電路、控制字存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器四部分組成。(2)(2) 82538253 的功能用途的功能用途 1、延時(shí)中斷； 2、可編程頻率發(fā)生器； 3、事件計(jì)數(shù)器； 4、二進(jìn)制倍頻器； 5、實(shí)時(shí)時(shí)鐘； 6、數(shù)字單穩(wěn)； 7

22、、復(fù)雜的電機(jī)控制器；(3)(3) 82538253 主要特性主要特性8253 是為微型計(jì)算機(jī)配套而設(shè)計(jì)的一個(gè)可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器芯片，24引腳雙列直插式封裝。其主要特性是： 單一正 5v 電源，nmos 工藝制造；單片內(nèi)具有三個(gè)獨(dú)立的 16 位減法計(jì)數(shù)器（或稱計(jì)數(shù)通道） ，每個(gè)計(jì)數(shù)器又可分為兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器；技數(shù)頻率為：02mhz；兩種計(jì)數(shù)方式：即二進(jìn)制或 bcd 碼方式計(jì)數(shù)；六種工作方式，既可對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，又可對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)；可由軟件或硬件控制開始計(jì)數(shù)或停止計(jì)數(shù)。 （4 4）82538253 的實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)驗(yàn)?zāi)K( (如圖如圖 2.1)2.1) 圖 2.1 8253 引腳

23、圖（5 5）82538253 芯片的插孔連接芯片的插孔連接cs3_8253 的片選信號(hào)out0_通道 0 的輸出端；out1_通道 1 的輸出端；clk0_通道 0 的時(shí)鐘輸入端；clk1_通道 1 的時(shí)鐘輸入端；gata0_通道 0 的門控信號(hào)輸入端；gata1_通道 1 的門控信號(hào)輸入端； 2.4.2 脈沖發(fā)生電路脈沖發(fā)生電路（a3）實(shí)驗(yàn)臺(tái)上提供 8mhz 的脈沖源，它由三片 74ls04、兩個(gè)電阻、一個(gè)電容、8mhz 總共四部分組成脈沖發(fā)生電路( 如圖 2.2)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上標(biāo)有 8mhz 的插孔，即為脈沖的輸出端。圖 2.2 脈沖發(fā)生電路圖2.4.3 音頻功效模塊（音頻功效模塊（b3）音頻

24、功效模塊（如圖 2.4）是由無極性電容、有極性電解電容、lm386、jp、sp 組成。連接插孔：vin_音頻輸入； vout_音頻輸出；圖 2.4 音頻功效模塊圖lm386 芯片介紹： (1)(1) 功能介紹：功能介紹：lm386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。lm386 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大 器,主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為 20。但在 1 腳和 8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時(shí)輸出

25、端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半,在 6v 電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為 24mw,使得 lm386 特別適用于電池供電的場(chǎng)合。 lm386 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。 (2)(2)特性：特性：靜態(tài)功耗低,約為 4ma,可用于電池供電；工作電壓范圍寬,4-12v 或 5-18v；外圍元件少；電壓增益可調(diào),20-200；低失真度。2.4.4 分頻電路（分頻電路（c5）分頻電路 i（如圖 2.1）是由一片 74ls393 組成，t 為脈沖輸入端，t0t7 為分頻輸出插孔。該計(jì)數(shù)器在加電時(shí)由 reset 信號(hào)清零。當(dāng)脈沖輸入8.0mhz 時(shí)，t0t7 輸出脈沖頻率依次為4.0mhz、

26、2.0mhz、1.0mhz、500khz、250khz、125khz、62500khz、31250hz.連接插孔：t_脈沖輸入端；t0t7_脈沖輸出端；t0_4.0mhz; t1_2.0mhz; t2_1.0mhz; t3_500khz;t4_250khz; t5_125khz; t6_62500hz; t7_31250hz; 圖 2.3 分頻電路圖2.52.5 設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)原理圖 根據(jù)電子琴的設(shè)計(jì)原理要求，再加上選用的硬件資源，進(jìn)行相應(yīng)的邏輯設(shè)計(jì)后，得到的原理圖（如圖 2.5） 。 圖 2.5 電路原理圖 2.62.6 實(shí)驗(yàn)接線實(shí)驗(yàn)接線（1）脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的 8mhz 連接到分頻電路的

27、t_脈沖輸入端；（2）分頻電路的輸出端 t1(t1_2.0mhz)連接到 8253 的 clk0；（3）out0 連接到 vin1 音頻輸入端；（4）gate0 連接到 pb0；（5）jp 連接到+5v（on） ；第三章第三章 代碼設(shè)計(jì)及調(diào)試代碼設(shè)計(jì)及調(diào)試 3.13.1 代碼設(shè)計(jì)代碼設(shè)計(jì)3.1.1 計(jì)數(shù)初始化計(jì)數(shù)初始化采用 t1_2.0mhz 時(shí)，按照各音階頻率，計(jì)算各計(jì)數(shù)初值，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：440.00hz-4545；493.00hz-4050；554.37hz-3607；587.33hz-3405；659.26hz-3034；739.99hz-2703；830.61hz-2408；3.1

28、.2 代碼程序代碼程序 code segment assume cs:code,ds:codecontrol equ 43hcount0 equ 40hcount1 equ 41hcount2 equ 42hioconpt equ 0ff2bhiobpt equ 0ff29hioapt equ 0ff28hpa equ 0ff20h ;字位口pb equ 0ff21h ;字形口pc equ 0ff22h ;鍵入口org 18f0hstart2: jmp start1buf db ?,?,?,?,?,?kz db ?ltime db ?lkey db ?zp dw ?data0: db 0c0h

29、,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8hdb 80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1hdb 86h,8eh,0ffh,0ch,89h,0deh,0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8fh,0f1hdata2: dw 4545, 4050, 3607, 3405 dw 3034, 2703, 2408, 2273start1: mov ax,csmov ds,axcall buf1mov al,88hmov dx,ioconptout dx,almov dx,iobptmov al,00out dx,almov zp,offset bufredikey:cal

30、l dispkeycmp kz,09hjnc redikeycmp kz,01hjc redikeymov bx,zpmov al,kzmov bx,alcmp bx,offset buf+5jz zp1inc bxmov zp,bxjmp outtonezp1: mov zp,offset bufouttone:mov dx,iobptmov al,0ffhout dx,almov al,kzmov ah,00hdec axshl ax,1mov bx,offset data2add bx,axmov ax,bxcall t8253mov cx,20hcon1: push cxcall di

31、sppop cxloop con1mov dx,iobptmov al,00out dx,aljmp redikeyt8253: push axmov al, 36h ; 計(jì)數(shù)器 0, 16 位二進(jìn)制,方式 3。mov dx, controlout dx, alpop axmov dx, count1out dx, almov al, ahout dx, alretdispkey:call dispcall keymov ah,al ;newkeymov bl,ltime ;ltimemov bh,lkey ;lkeymov al,01hmov dx,pa ;0ff21hout dx,alcm

32、p ah,bhmov bh,ah ;bh=new keymov ah,bl ;al=timejz disk4mov bl,88hmov ah,88hdisk4: dec ahcmp ah,82hjz disk6cmp ah,0ehjz disk6cmp ah,00hjz disk5mov ah,20hdec bljmp disk7disk5: mov ah,0fhdisk6: mov bl,ahmov ah,bhdisk7: mov ltime,blmov lkey,bhmov kz,bhmov al,ahretkey: mov al,0ffhmov dx,pbout dx,almov bl,

33、00hmov ah,0fehmov cx,08hkey1: mov al,ahmov dx,paout dx,alrol al,01hmov ah,alnopnopnopnopnopnopmov dx,pcin al,dxnot alnopnopand al,0fhjnz key2inc blloop key1jmp nkeykey2: test al,01hje key3mov al,00hjmp key6key3: test al,02hje key4mov al,08hjmp key6key4: test al,04hje key5mov al,10hjmp key6key5: test

34、 al,08hje nkeymov al,18hkey6: add al,blcmp al,10hjnc fkeymov bl,almov bh,0hmov si,offset data2mov al,bx+siretnkey: mov al,20hfkey: retdata1: db 07h,04h,08h,05h,09h,06h,0ah,0bhdb 01h,00h,02h,0fh,03h,0eh,0ch,0dhdisp: mov al,0ffh ;00hmov dx,paout dx,almov cl,0dfh ;20h ;顯示子程序 ,5msmov bx,offset bufdis1:

35、mov al,bx mov ah,00hpush bxmov bx,offset data1add bx,axmov al,bxpop bxmov dx,pbout dx,almov al,clmov dx,paout dx,alpush cxdis2: mov cx,0a0h loop $ pop cxcmp cl,0fehjz lx1inc bxror cl,1jmp dis1lx1: mov al,0ffhmov dx,pbout dx,alretbuf1: mov buf,11hmov buf+1,10hmov buf+2,10hmov buf+3,10hmov buf+4,10hmo

36、v buf+5,10hret code endsend start3.23.2 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試電路調(diào)試是整個(gè)系統(tǒng)功能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵步驟，我們將整個(gè)調(diào)試過程分為三大部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和綜合調(diào)試。3.2.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試硬件調(diào)試主要是針對(duì)接口部分進(jìn)行調(diào)試。在上電前，先確保電路中不在斷路或短路情況，這一工作是整個(gè)調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個(gè)步驟。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。注意焊點(diǎn)之間，確保焊點(diǎn)沒有短接在一起，同時(shí)注意焊點(diǎn)的美觀，確保沒有開路以及短路的現(xiàn)象出現(xiàn)。在確保硬件電路正常，無異常情況(斷路或短路)方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗(yàn)電路是否接錯(cuò)，同時(shí)還要檢驗(yàn)原理是否正確，在本次設(shè)計(jì)中，上電調(diào)試主要鍵盤接口控制部分和音頻轉(zhuǎn)換電路硬件調(diào)試。3.2.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試調(diào)試主要方法