2862.C可存儲(chǔ)式電子琴設(shè)計(jì)報(bào)告（包含小組成員報(bào)告源代碼等） 個(gè)人報(bào)告3

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)報(bào)告（個(gè)人報(bào)告）姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 信息安全 班 級(jí)： 設(shè)計(jì)題目： 可存儲(chǔ)式電子琴 成 員： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 副教授 2008年 7月 徐州課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目 錄1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 12 個(gè)人分工13 8253原 理 24硬件設(shè)計(jì)思路35 電子琴關(guān)于8253部分設(shè)計(jì)電路36 流 程 圖 47 關(guān)于8253部分程序源代碼58實(shí)驗(yàn)體會(huì)59參考文獻(xiàn)6 總體設(shè)計(jì)部分1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 本次硬件課程設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求是通過(guò)居于8255a芯片和8253芯片上的電路設(shè)計(jì)和電路連接并通過(guò)對(duì)它們進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)具

2、有可存儲(chǔ)音樂(lè)和電子琴的基本功能的小器件。該器件不僅具有基本的彈奏功能（輸入不同的鍵能發(fā)出不同頻率的聲音即音符），還具有彈奏存儲(chǔ)功能（在先后輸入不同的鍵后，它能將這些鍵存儲(chǔ)起來(lái)，然后一并輸出）。1.1 本次硬件課程設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以存儲(chǔ)音樂(lè)且具有一般電子琴的基本功能的小器件。1.2 通過(guò)硬件設(shè)計(jì)熟悉并掌握微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)課程中的關(guān)于各個(gè)芯片的知識(shí)和一些具體應(yīng)用；1.3 通過(guò)此次硬件課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)自己的對(duì)于微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)課程的興趣；1.4 通過(guò)此次硬件課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)自己的提出問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力；1.5 通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)鍛煉同學(xué)們的彼此配合，彼此合作的能力和

3、意識(shí)；2 個(gè)人分工這次設(shè)計(jì)我們小組先經(jīng)過(guò)協(xié)商完成功能分析、總體硬件規(guī)劃、程序總體設(shè)計(jì)部分，根據(jù)各自情況劃分本人負(fù)責(zé)搜集資料、硬件8253部分功能的連接及相關(guān)程序化，編寫總體實(shí)驗(yàn)報(bào)告。3 8253原理可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)器8253利用硬件電路和中斷方法控制定時(shí)，定時(shí)器和范圍完全由軟件來(lái)確定和改變，并由微處理器的時(shí)鐘信號(hào)提供時(shí)間基準(zhǔn)，因這種時(shí)鐘信號(hào)由晶體震蕩器產(chǎn)生，計(jì)時(shí)精確穩(wěn)定，但時(shí)鐘信號(hào)頻率太高，所以要把它送到專門的計(jì)數(shù)器定時(shí)器進(jìn)行分頻后才能產(chǎn)生所需的各種定時(shí)信號(hào)。可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)器8253進(jìn)行電路定時(shí)時(shí)，先要根據(jù)預(yù)定的定時(shí)時(shí)間，用指令對(duì)8253芯片設(shè)定記數(shù)值，然后啟動(dòng)芯片進(jìn)行工作。計(jì)數(shù)器一旦開始工

4、作后，cpu就可以去做別的工作了，等計(jì)數(shù)器到預(yù)定的時(shí)間，便自動(dòng)作相應(yīng)的處理，8253內(nèi)部具有3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道，通過(guò)對(duì)它進(jìn)行編程，每個(gè)計(jì)數(shù)器通道均可按六種不同的方式工作，并且都可以按2進(jìn)制或者10進(jìn)制格式進(jìn)行記數(shù)，最高頻率可達(dá)2mhz ，對(duì)8253進(jìn)行初始化編程時(shí)，先用輸出指令向控制字寄存器寫入一個(gè)控制字，以選定計(jì)數(shù)器通道，規(guī)定 該計(jì)數(shù)器的工作方式和記數(shù)格式，寫入控制字還起復(fù)位作用，使輸出端out變成規(guī)定的初始狀態(tài)并使計(jì)數(shù)器清0。用輸出指令選中的計(jì)數(shù)器端口地址中寫入一個(gè)記數(shù)初值，初值設(shè)置時(shí)要符合控制字中有關(guān)格式的規(guī)定。8253有三個(gè)計(jì)數(shù)器通道，每個(gè)通道都有6種不同的工作方式。本次課程實(shí)

5、際用到方式2，當(dāng)對(duì)某一記數(shù)通道寫入控制字選定工作方式2時(shí)，out端輸出高電平。gata為高電平，則在寫入記數(shù)值后的下一個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，將記數(shù)值裝入執(zhí)行部件，此后計(jì)數(shù)器隨著時(shí)鐘脈沖的輸入而遞減記數(shù)。當(dāng)記數(shù)值減為一時(shí)，out端由高電平變?yōu)榈纂娖剑?jì)數(shù)器的值減為零時(shí)，out引腳又回到高電平，即底電平的持續(xù)時(shí)間等于一個(gè)輸入時(shí)鐘周期，與此同時(shí)，還將計(jì)數(shù)值初值重新裝入計(jì)數(shù)器，開始一個(gè)新的記數(shù)過(guò)程，并由此周而復(fù)始的循環(huán)計(jì)數(shù)，如裝入計(jì)數(shù)器的初值為n。那么在out引腳上，每隔n個(gè)時(shí)鐘脈沖就產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，其寬度與時(shí)鐘脈沖的周期相同，頻率為輸入時(shí)鐘脈沖平率的n分之一，這是一種分頻工作方式，在計(jì)數(shù)過(guò)程中，當(dāng)gate

6、變成底電平時(shí)，將迫使out變?yōu)楦唠娖剑⒔褂?jì)數(shù)；當(dāng)gate從底電平變?yōu)楦唠娖?，也就是從gate端產(chǎn)生上升沿時(shí)，在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，又把預(yù)置的計(jì)數(shù)初值裝入計(jì)數(shù)器，從初值開始遞減計(jì)數(shù)，并循環(huán)執(zhí)行，本實(shí)驗(yàn)需要產(chǎn)生連續(xù)的負(fù)脈沖序列信號(hào)，即選擇使用8253工作于方式2。 由功能分析可知，8253的方式字為00110111b。4 硬件設(shè)計(jì)思路4.1 8255a和8253配合構(gòu)成音頻發(fā)生器。8255a的pb0口控制揚(yáng)聲器的開關(guān)，4. 2 8255a門控信號(hào)與8253的頻率控制信號(hào)經(jīng)與門后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出各種音頻和音長(zhǎng)聲音。4. 3將8255的輸出端口pc0與8253相應(yīng)門控信號(hào)gate0相連接。這樣可以通過(guò)

7、控制pc0來(lái)控制8253的輸出：當(dāng)pc0為“1”時(shí)，gate0有效，8253能夠輸出頻率方波；當(dāng)pc0為“0”時(shí)，gate0無(wú)效，out0無(wú)法輸出頻率方波。而8253的時(shí)鐘輸入引腳clk0與相應(yīng)的時(shí)鐘發(fā)生器相連接，8253的0通道的out0信號(hào)與8255a的pc1通過(guò)與門以后與蜂鳴器相連接，從而驅(qū)動(dòng)并控制蜂鳴器發(fā)音的發(fā)音和終端：當(dāng)pc1為“1”時(shí)蜂鳴器連通，能夠發(fā)出聲音；當(dāng)pc1為“0”時(shí)蜂鳴器被中斷，不能發(fā)出聲音。在硬件上實(shí)現(xiàn)了通過(guò)8255a芯片輸入設(shè)備的輸入信號(hào)并通過(guò)它傳送給8253，讓8253進(jìn)行相應(yīng)的處理后輸出給蜂鳴器的功能。我們要通過(guò)對(duì)8255a的初始化和編程控制它的相關(guān)工作，使其能

8、夠?qū)崿F(xiàn)上面提到的相應(yīng)功能。然后，我們對(duì)8253進(jìn)行編程使其在運(yùn)行中根據(jù)8255a芯片傳遞來(lái)的信息的不同執(zhí)行不同的程序（輸出不同的音頻）。 5電子琴設(shè)計(jì)關(guān)于8253部分的電路圖設(shè)計(jì)：pc1pc0cs 8253gate0out0 csu87接揚(yáng) 聲器頻率發(fā)生器y0 y1 74ls138 8255a地址為300h303h8253 地址為308h30bh圖2-2 8255a與8253芯片之間的連接6 8253工作的流程圖 保存所按下的鍵8255a中輸出8253的0通道的門控允許信號(hào)并記時(shí)8253的out0中輸出鍵值所對(duì)應(yīng)的音符的頻率鍵盤是否仍按著？ 是 否8255a中輸出8253門控禁止信號(hào)，保存時(shí)間

9、結(jié)束返回圖4-2 play子程序流程 7 關(guān)于8253初始化部分程序源代碼mov dx , 30bh mov al,00110111b ,8253初始化，控制字為00110111b out dx,al 8 實(shí)驗(yàn)體會(huì)這次實(shí)驗(yàn)對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，我感覺(jué)是最難的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)檫@是一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，要用到許多學(xué)過(guò)的知識(shí)還要把握好怎么去把知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中。在做這次大作業(yè)之前，我對(duì)計(jì)算機(jī)地了解只限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)地各個(gè)主要組件，比如主板,內(nèi)存，硬盤，光驅(qū)等，是在微機(jī)原理課上我才開始真正接觸計(jì)算機(jī)的基本工作方式，知道了幾種最簡(jiǎn)單但是也很常用的幾種接口芯片，讓我深切地感受到計(jì)算機(jī)地奇妙，尤其是我們這次地題目：可存儲(chǔ)

10、式電子琴，讓我知道了竟然不用音箱竟然也可以聽(tīng)歌，編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的程序竟然還可以彈奏！于是我就開始積極準(zhǔn)備這個(gè)大作業(yè)。但在準(zhǔn)備的過(guò)程中，我深感自己所學(xué)有限，很有一種書到用時(shí)方恨少的感覺(jué)，于是就一有空就鉆進(jìn)圖書館查資料，在完成過(guò)程中，我們還充分地利用了網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)它獲取了不少知識(shí)，解決了不少實(shí)際問(wèn)題，總之，我感覺(jué)自己幾個(gè)星期的辛苦沒(méi)有白費(fèi)，雖然最終結(jié)果可能仍然很幼稚，但我認(rèn)為自己在這個(gè)過(guò)程學(xué)到了很多東西，自身能力也得到了提高，知道了如何去查找資料，解決問(wèn)題，知道了如何在一個(gè)團(tuán)隊(duì)里取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮每個(gè)人地特長(zhǎng)，更好地完成任務(wù)，真的很感謝老師提供的這樣一個(gè)機(jī)會(huì)！經(jīng)過(guò)一個(gè)月的奮戰(zhàn)，我們的項(xiàng)目終于完成了，但這并不意味著結(jié)束，反而是起點(diǎn)。開發(fā)過(guò)程雖然短暫但有意義。它是我們發(fā)現(xiàn)了許多不足，激發(fā)了我們的興趣，激勵(lì)我們?nèi)ジ玫膶W(xué)習(xí)和完善自己。團(tuán)隊(duì)的合作也使我們真正懂得了“眾人添柴火焰高的道理”。這次實(shí)驗(yàn)后我對(duì)8255和8253的結(jié)構(gòu)原理和功能了解的更加深刻，特別是