硬件课程设计_可存储式电子琴Word格式文档下载.docx
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6.软件功能 14
7.软件主要模块流程图 15
7.1高中低音转换程序流程图
7.2播放预定音乐子程序流程图
7.3弹奏子程序流程图
8.程序代码 16
9.问题分析与解决方案 25
10.实验体会 25
参考文献 26
1.选题
我的硬件课程设计的课题是《可存储式电子琴》，这是一个很好的课题。
我们不仅可以在设计中学习硬件、软件相关的知识，通过实践巩固理论知识，并做到活学活用，更能在美妙动听的音乐中享受我们的劳动成果，可谓是一举多得，能够在过程中有动力，所以选择了这个电子琴来增强我们对硬件课程设计的学习。
。
2.需求分析
加强学生们对硬件课程设计的掌握，熟练使用汇编语言解决硬件问题，制作电子琴，弹奏音乐，也可以作为娱乐工具.也可以进一步开发作为一个小玩具的内置芯片程序.
3.设计任务与要求
利用8255A、8253芯片和4×
4键盘、喇叭等器件设计硬件电子琴，具备如下功能：
当按下琴键时，扬声器发出该琴键相对应的音阶，同时可以通过按键转换高中低音节，会有灯显示此时的按键是哪种音阶,可以播放预存音乐。
可存储式电子琴硬件课程设计主要是居于8255A芯片和8253芯片的基本功能进行设计的。
我们将8255A芯片的A端口作为输出端口，而B端口作为输入端口，两个端口都与键盘相连接：
A端口的低四位连在键盘的行线上，B端口的高四位连在键盘的列线上。
再将它的输出端口PC1与8253相应门控信号GATE0相连接。
这样可以通过控制PC1来控制8253的输出：
当PC1为“1”时，GATE0有效，8253能够输出频率方波；
当PC1为“0”时，GATE0无效，OUT0无法输出频率方波。
而8253的时钟输入引脚CLK0与相应的时钟发生器相连接，8253的0通道的OUT0信号与8255A的PC0通过与门以后与蜂鸣器相连接，从而驱动并控制蜂鸣器发音的发音和终端：
当PC0为
“1”时蜂鸣器连通，能够发出声音；
当PC0为“0”时蜂鸣器被中断，不能发出声音。
这样，我们在硬件上实现了通过8255A芯片输入设备的输入信号并通过它传送给8253，让8253进行相应的处理后输出给蜂鸣器的功能。
从8255A芯片的端口中确认是键盘中的哪一个键被按下，并进行编码。
从8255A的B端口中读入键盘的状态，进行一系列的比较。
确认是哪一个键按下了，接着再通过着不同的键被按下进行执行不同的程序段。
将不同的键所对应的频率的N值送入
8253的0通道。
这样，就产生了不同频率的方波。
在送入扬声器后就能发出不同音频和音长的声音。
1
电子琴电路图
4.总体方案与说明
方案利用8253进行周期性扫描8255A是否有键按下，使用小键盘的按键实现电子琴音节按键、功能的切换。
本次设计功能分为：
高中低音阶的音频转换，提供给8253的时钟频率为1MHZ，
4.1设计电路如下
键盘扫描，把扫描到的值给8255A，8255A再把信号给8253，不同的按键，赋给不同的初始计数，然后产生不同频率的方波，输出端给喇叭，并控制喇叭的放音的开关，既可以发出不同的声音。
4.2.地址说明
（1）各芯片及器件地址：
8255A的控制端地址为28BH，A口,B口,C口地址分别为:
288H,289H,28AH。
8253的控制端地址为：
283H，计数器0地址为：
280H。
（2）按键说明如下表4-3：
dou音
7
xi音
2
rui音
A
高音转换键
3
mi音
B
中音转换键
4
fa音
C
低音转换键
5
so音
D
放歌键1
6
la音
4.3功能模块图
低
音模
块
中
高
键
盘扫
描
延
时模
发
声模
电子琴
主要包括：
中音模块，低音模块，高
音模块，键盘扫描，发
声
模块，延时模块六部分
4.31低中高音模块
进入模块，先进行键盘扫描，获得键盘行列值，并与键盘扫描码比对，如果是功能键A,B,C等跳转到相应的模块，不是则默认进入中音，并且按照键盘值，按照对应的计数初值，由8253进行发出对应频率的方波。
调用发声模块发出声音
4.32键盘扫描模块
（1）检测所有按键是否全都松开了，直到所有键松开
（2）检测是否有键按下，直到有键按下。
（3）若有键按下，消除抖动，确认有键按下
（4）然后得到一个行列值跟键盘扫描码比较，即可判定哪个键按下
4.33键盘扫描流程图
开始
列线全为℃1№？
从A端口读入行值，并送给AL
通过B端口输出保存的列值，送给AH
重置A端口为输入方式，B为输出
保存列值，延时消抖动
A输出全℃0№，从B口读取列值
置A端口为输出方式，B端口为输入方式
高中低音模块
键盘扫描流程图
4.34发声、延时模块
结束
PC1PC0=00
关扬声器
调用延时子程序
PC1PC0=11
开扬声器
8255初始化
8254初始化
8255A控制C端口，PC1，PC0的值，通过与门来控制喇叭的开关。
全为1，喇叭打开
—发声。
全为0，喇叭关闭—发声停止。
通过延时，来控制发声的时间。
如果没有延时，发声模块无法正常工作。
4.5电路实物连线图
电子琴实物连接图
5.硬件框图与说明
5.18255A芯片介绍
8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有
A、B、C三个并行接口，并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。
CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位、
32位等。
用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：
方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式。
8255的内部结构及引脚如图5.1
内部结构及引脚
为读信号线，与其他信号线一起实现对8255接口的读操作。
通常接系统总线的 信号。
为写信号线，与其他信号一起实现对8255的写操作，通常接系统总线的 。
为片选信号线，当它为低电平时，才能选中该8255芯片，也才能对8255进行
操作。
D0～D7:
三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。
PA0～PA7:
端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。
PB0～PB7:
端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。
PC0～PC7:
端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。
端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。
这里的8255接口所占地址范围为0680H～0686H。
当对8255接口进行写操作时，各信号线的状态如表5.1所示
CS
A1
A0
IOR
IOW
操作
写A口
写B口
写控制寄存器
写C口
8255在应用过程中，将不同的控制字装入芯片中控制寄存器，即可确定8255的工作方式。
8255的控制字由8位二进制数构成，各位的控制功能如图5.2所示：
8255控制字
5.28253芯片介绍
8253芯片引脚图
8253是可编程计数器/定时器，内部有三个计数器，分别为计数器0、计数器1
和计数器2，一个时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端
OUT。
每个计数器内部有一个8位的控制寄存器。
8253的通道：
8253有3个通道，分别为通道0、通道1和通道2。
8253中各通道可有6种可供选择的工作方式，以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。
8253的各种工作方式如下：
（1）方式0：
计数结束则中断
工作方式0被称为计数结束中断方式。
当任一通道被定义为工作方式0时，OUT
输出为低电平；
若门控信号GATE为高电平，当CPU利用输出指令向该通道写入计数值WR#有效时，OUT仍保持低电平，然后计数器开始减“1”计数，直到计数值为“0”，此刻OUT将输出由低电平向高电平跳变，可用它向CPU发出中断请求，OUT端输出的高电平一直维持到下次再写入计数值为止。
在工作方式0情况下，门控信号GATE用来控制减“1”计数操作是否进行。
当
GATE=1时，允许减“1”计数；
GATE=0时，禁止减“1”计数；
计数值将保持GATE
有效时的数值不变，待GATE重新有效后，减“1”计数继续进行。
显然，利用工作方式0既可完成计数功能，也可完成定时功能。
当用作计数器时，应将要求计数的次数预置到计数器中，将要求计数的事件以脉冲方式从CLK端输入，由它对计数器进行减“1”计数，直到计数值为0，此刻OUT输出正跳变，表示计数次数到。
当用作定时器时，应把根据要求定时的时间和CLK的周期计算出定时系数，预置到计数器中。
从CLK，输入的应是一定频率的时钟脉冲，由它对计数器进行减“1”计数，定时时间从写入计数值开始，到计数值计到“0”为止，这时OUT输出正跳变，表示定时时间到。
有一点需要说明，任一通道工作在方式0情况下，计数器初值一次有效，经过一次计数或定时后如果需要继续完成计数或定时功能，必须重新写入计数器的初值。
（2）方式1：
单脉冲发生器
工作方式1被称作可编程单脉冲发生器。
进入这种工作方式，CPU装入计数值n后OUT输出高电平，不管此时的GATE输入是高电平还是低电平，都不开始减“1”计数，必须等到GATE由低电平向高电平跳变形成一个上升沿后，计数过程才会开始。
与此同时，OUT输出由高电平向低电平跳变，形成了输出单脉冲的前沿，待计数值计到“0”，
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