接口课程设计电子琴推荐.docx
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微机接口课程设计报告
（2010～2011第一学期）
学 院：
计算机科学与信息学院专 业：
计算机科学与技术
课题名称：
电子琴组 员：
指导教师：
目录
前言 4
课程设计任务书 5
1、课程设计题目 5
2、原始资料 5
2.1、设计的主要内容 5
2.2、设计参考 5
3、课程设计内容 5
3.1、课程设计的目的意义：
5
3.2、本课题研究的主要内容：
6
3.3、提交的成果：
一份符合毕业设计论文规范的课程设计说明书 6
第一章 概述 7
1.1电子琴设计的背景 7
1.1.1软件定时法 7
1.1.2硬件定时法 7
1.2电子琴设计的目标 8
1.3设计的意义 8
1.4设计环境 8
1.4.1设计环境及语言 8
1.4.28088系统地址 8
第二章 系统设计 10
2.1设计总要求 10
2.2设计原理 10
2.3软件设计和音乐相关知识 10
2.4硬件设计 12
2.4.18253编程定时/计数器 12
2.4.2脉冲发生电路（A3） 13
2.4.3音频功效模块（B3） 14
2.4.4分频电路（C5） 15
2.5设计原理图 15
2.6实验接线 16
第三章 代码设计及调试 17
3.1代码设计 17
3.1.1计数初始化 17
3.1.2代码程序 17
3.2系统调试 22
3.2.1硬件调试 22
3.2.2软件调试 22
课程设计总结 23
参考文献 24
前言
随着电子技术的发展，微型计算机的应用的日益广泛和深入，接口技术有了迅速的发展，已成为直接影响微机系统功能和推广应用的关键。
微机接口技术是采用硬件与软件相结合的方法，研究微处理器如何与“外部世界”进行最佳连接，以实现CPU与“外部世界”进行高效可靠的信息交换的一门技术。
而如今接口技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣，接口技术与音乐的结合不断加深。
由此而产生的电子琴在这种形势下，因其体积小，易于携带，经济适用，对初学者，尤其对识谱的人来说是很容易弹奏的，一首简单的曲子灵感好的人甚至不用很多的练习和教师的指导就能很快的弹奏出来。
是一般家庭都能承受得了的经济投入，而且电子琴键盘操作直观易于掌握。
这样就强烈地激发了学习者的学习兴趣，迅速地提高了电子琴的普及率。
电子琴使用简单。
深受广大音乐爱好者推崇。
作为计算机专业的学生，掌握电子琴的制作是很好检验我们所学知识应用。
作为新时代的我们更应该知道现在的科学发展动向，随着知识经济和经济全球化时代的来临，通信技术和电子得到了快速发展带来了产业结构的调整和电子行业工作岗位的变化，电子技术应用型人才需求由操作型、技能型向智能型、技术型转化，向高层次、复合型、综合性、多样型发展，作为计算机科学与技术专业的我们更应该了解这些基本知识，才能在以后的学习工作发挥特长。
微机接口技术是一门实践性很强的课程，除了课堂的理论学习外，还需要强有力的实践性环节与之相配合，这样才能得到有效地成果。
实践与理论的相结合，对提高学习效率和教学的效果十分有益，对培养学生理论联系实际，增强分析与解决实际问题的能力也非常有利。
实践性环节由微机接口实验和微机接口课程设计来体现。
通过实验，培养学生的动手能力。
通过课程设计培养同学们的系统设计能力，以达到调查研究、分析问题的能力；使用设计手册、技术规范的能力；查阅中外文献的能力；制定设计方案的能力；计算机应用的能力；设计计算和绘图的能力；技术经济指标的分析能力；语言文字表达能力等。
本课程设计我选择的是设计一个电子琴，要求：
使用数字键
1、2、3、4、5、6、7作为电子琴键，按下数字键发出相应的音调。
电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。
它在现代音乐扮演着重要的角色，PC系列微机接口具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。
希望通过本次课程设计，使自己的动手实践能力进一步的提高。
课程设计任务书
1、课程设计题目
电子琴
2、原始资料
2.1、设计的主要内容
设计一个电子琴，使用数字键1、2、3、4、5、6、7作为电子琴键，按下数字键发出相应的音调。
基本要求：
（1）、设计实验电路（要求利用试验仪的硬件资源）
（2）、分析实验原理
（3）、列出实验接线表
（4）、采用汇编语言编写实验程序（5）、通过实验验证功能的实现（6）、编写课程设计说明书
2.2、设计参考
（1）、根据音阶频率表，利用定时器可以产生相应的脉冲信号，不同频率的脉冲信号经驱动电路放大后，就会发生不同的音调。
（2）、对于每一个按键的音调发音时间由软件延时控制，如一直按下，就会连续发音。
各音阶标称频率值：
音阶
1
2
3
4
5
6
7
频率
（HZ）
440.00
493.88
554.37
587.33
659.26
739.99
830.61
3、课程设计内容
3.1、课程设计的目的意义：
通过课程设计培养同学们的系统设计能力，使同学们达到以下能力训练：
（1）、调查研究、分析问题的能力；
（2）、使用设计手册、技术规范的能力；（3）、查阅中外文献的能力；
（4）、制定设计方案的能力；（5）、计算机应用的能力；
（6）、设计计算和绘图的能力；（7）、技术经济指标的分析能力；（8）、语言文字表达能力。
3.2、本课题研究的主要内容：
设计一个电子琴，使用数字键1、2、3、4、5、6、7作为电子琴键，按字键发出相应的音调。
3.3、提交的成果：
一份符合毕业设计论文规范的课程设计说明书
课程设计统一使用学校印制的课程设计封面及课程设计袋。
课程设计袋按
要求认真填写，字体要工整，卷面要整洁，手写一律用碳素墨水书写。
课程设计除课程设计袋的其它资料鼓励用计算机打印。
课程设计按统一顺序装订：
（1）、封面
（2）、前言
（3）、目录
（4）、课程设计任务书（须有指导老师签名及日期）
（5）、正文（分章、层次等，每一章从新的一页开始）
（6）、小结
（7）、参考文献
装订好后放入填写好的资料袋内由各教学单位存档。
相关要求可酌情参照“安徽工程科技学院本科毕业设计（论文）管理办法”执行。
指导教师（签名）
年 月 日
第一章 概述
1.1电子琴设计的背景
随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作，因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。
基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。
计算机是一种严格按照时序进行工作的数字化、智能化机器，实现电子琴的微型化，可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。
并且可以进行一定的功能扩展。
它离不开定时与计数。
为了使机器各部件的功能在时序上同步，系统中各个时钟信号都源于同一个主频。
定时与计数的方法归纳起来有两大类：
软件定时和硬件定时。
1.1.1软件定时法
软件定时是实现系统定时或延时控制的最简单的方法。
软件定时是指CPU执行一段具有固定延时的循环程序。
这种程序常用汇编语言编写，因为汇编语言的每一条指令所占用的时钟周期（T状态）数是确定的。
只有将整个循环体内的每条指令的T状态数累加起来，乘以系统的时钟周期。
就是该程序执行一遍所需要的固定延时时间。
程序设计者可选择不同周期数的指令和不同的循环次数来实现不同的时间延迟。
软件定时的优点是不需要外加硬件电路且定时准确。
缺点是定时与过程中，CPU一直在执行该定时程序，不能做其他工作，定时时间越长，CPU的开销就越大，而且不能响应中断，否则定时就不准确了。
因此这种方法多用于较短时间的定时，如用软件延时来消除机械案按键的抖动等。
1.1.2硬件定时法
硬件定时是由硬件电路来实现的定时。
对于较长时间的定时，一般用硬
件电路来完成，一减轻CPU的负担，使得在定时周期间CPU能做其他的工作。
硬件定时又可分为不可编程的和可编程的。
不可编程的硬件定时如555时基电路、单稳延时电路或计数电路等，是通过外部的RC元件来实现定时的。
但元件参数一经设定就不能改变，电路调试也比较麻烦。
另外，时间一长，电阻电容器件老化，电路工作不稳定，会严重影响定时准确度与稳定性。
可编程硬件定时，实际上是一种软硬件结合的定时方法，是为了克服单独的软件定时和硬件定时的缺点，而将硬件电路做成通用的定时/计数器并集成到一个硅片上，其定时参数和工作方式又可由软件来控制。
这种定时器/计数器芯片可直接对系统时钟进行计数，通过写入不同的计数初值，可方便地改变定时时间，且定时期间不需要CPU管理。
Intel公司的8253和8254就是这样的定时器/计数器芯片。
电子琴的设计，是利用8253定时器/计数器、结合其他一些脉冲发生电路、分频器等
电路来连接起来，通过键盘输入1、2、3、4、5、6、7而产生不同频率的声音来设计。
1.2电子琴设计的目标
由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。
其次，在这次设计可行性上进行分析如下：
1、经济可行性：
所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于课程设计是提高我们的动手能力以及资金有限。
因此在经济上必须能够承受，比较理想化的对于我们课程设计来说是不可行的。
通过分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。
2、技术可行性：
技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成课程设计的主要问题，硬件、软件能否满足设计者的需要等。
通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。
综上所述，本系统设计目标已经明确，在经济与技术上均可行，因此本系统的开发是完全可行的。
1.3设计的意义
通过课程设计培养同学们的系统设计能力，使同学们达到以下能力训练：
（1）、调查研究、分析问题的能力；
（2）、使用设计手册、技术规范的能力；（3）、查阅中外文献的能力；
（4）、制定设计方案的能力；（5）、计算机应用的能力；
（6）、设计计算和绘图的能力；（7）、技术经济指标的分析能力；（8）、语言文字表达能力。
1.4设计环境
1.4.1设计环境及语言DJ_598K实验开发系统；PC机；
基于8088CPU汇编语言进行编写；
1.4.28088系统地址
8088有1MB存储空间，系统提供用户使用的空间为00000H-0FFFFH，用于存放、调试实验程序。
具体分配如下：
⑴存贮器地址分配
表1-1 存贮器地址分配
⑵I/O地址分配
表1-2I/O地址分配
（一）
表1-3I/O地址分配
（二）
监控占用00004H-0000FH作为单步（T）、断点（INT3）、无条件暂停
（NMI）中断矢量区，用户也可以更改这些矢量，指向用户的处理，但失去了相应的单步、断点、暂停等监控功能。
F0000H－FFFFFH监控程序区系统占用。
第二章 系统设计
2.1设计总要求
本次课程设计要设计一个电子琴，使用数字键1、2、3、4、5、6、7作为电子琴键，按下数字键发出相应的音调。
1、根据音阶频率表，利用定时器可以产生相应的脉冲信号，不同频率的脉冲信号经驱动电路放大后，就会发生不同的音调。
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