键盘电子琴课程设计报告

微机原理与接口技术课程设计报告

键盘电子琴课程设计

学 院 信息电子技术 专 业 通信工程 班 级 14级２班 学 籍 号 14109740811 姓 名 李明坤 指导教师 刘文科

信息电子技术学院通信工程系

20１６年6月1０日

目 录

一、设计目的及要求……………………………………

二、设计思想及原理……………………………………

三、设计的具体实现…………………………… 1.系统概述…………………………………… 2.硬件设计…………………………………… 3.结构说明…………………………………… 4.运行结果……………………………………

四、软件设计…………………………………

五、系统操作说明……………………………

六、结束语…………………………………………

七、附录（具体程序设计）……………………………………

一、课程设计目的与要求

1.目的和意义

本课程的课程设计是电子信息工程专业学生学习完《微机原理及应用》课程后，进行的一次以汇编语言为主，硬件设计为辅的综合训练。本课程设计的目的在于加深对微机原理基本知识的理解，掌握汇编语言程序设计的基本方法；掌握运用微机原理开发系统的基本方法

2.设计要求

1.从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，编写一实现电子琴的程序，并实现若干扩展功能，达到以下要求：

1)基本功能：用键盘输入对应的八个音阶，通过蜂鸣器发出声音，并通过七段数码管显示输入音阶。

2)扩展功能：1、在程序中可预设多首曲目，运行后可以进入预设子菜单，对要播放的曲目进行选择，并实现播放该曲目。

2、程序运行时有友好的用户介面。

3、掌握汇编语言程序设计的基本方法。 4、理解各种接口电路的应用。例如8255可编程并行接口，8253定时等。

2.掌握利用PC机扬声器发出不同频率声音的方法。

3.开发环境及设备

①设计环境

PC机一台、windows XP系统、实验箱、导线若干。 ②设计所用设备

8253定时器：用于产生秒脉冲，其输出信号可作为中断请示信号送IRQ2。 8255并口：用做接口芯片。

二、设计思想与原理

1.系统方案综述

从系统实现的功能上来看，简易电子琴的课程设计主要分为手动弹奏乐曲和自动播放音乐两大部分组成。手动弹奏乐曲是根据PC机硬件键盘设置功能键并通过不同频率使其发出

不同的声音就，即音阶，自动播放音乐则是通过中断的方法来实现。

从系统硬件结构上来看，我们主要使用到PC机、8086单片机、8253定时器芯片、8255可编程并行接口芯片、蜂鸣器等等。将这些硬件电路有机地结合起来使之满足电子琴的实现硬件需要。

从系统软件设计角度来看，将电子琴的课程设计采用程序模块化设计方法，将程序分为主程序、键盘扫描程序模块、中断发音程序模块等等。此外，采用程序设计思想，将中断定时方式与外部按键查询方式相结合，实现手动弹奏乐曲和自动播放音乐两部分的切换和启动。

从音乐产生原理方面来看，通过控制8253芯片定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，从而驱动蜂鸣器发出不同音乐的声音。用软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍。把音乐的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时常数，作为数据表格存放在存储器中，由程序查表得到定时常数和延时常数，分别用来控制8253定时器芯片产生的脉冲频率和发出该音频脉冲的持续时间。

因此，我们可以综合上述的方案设计原理，从软件和硬件两大部分进行有计划有步骤的系统分析和设计。

2 .系统设计思路

（1）手动弹奏乐曲和自动播放音乐用PC机键盘来实现。手动弹奏乐曲中PC机键盘的8个键分别设置不同的音符，同时用一个键作为中断控制程序的控制键，通过其可实现手动弹奏乐曲与播放音乐之间的切换。

（2）软件的设计主要包括PC机键盘扫描、音乐播放程序和手动弹奏程序。

此次程序设计主要分为两大块:手动弹奏乐曲程序和自动播放程序。两者之间用功能转换程序对其进行结合，并实现各功能的控制。

三、设计的具体实现

1.8253的基本用法

8253内部有三2个独立的16位减计数器（0#，1#，2#），每个均可单独设置工作方式。每个计数器可用6种模式工作，在初始化时首先写控制字，选择工作方式，然后要正确地写入计数初值。最常用的0、1、2、3四种方式。

8255A的基本用法

8255作为并行接口芯片，有3种工作方式：方式0，方式1，方式2，方式0相当于可作无条件输入/输出方式，方式1和方式2将PC口的一些线作为状态线使用，相当于工作在查询方式或中断方式。8255的PC口具有位控制功能，可以用指令将某条线单独置1或清0，利用此功能也可串行接收或发送数据。注意：8255有2条单元选的地址线，有4个端口地址，要能正确地完成与CPU的地址线、数据线、控制线的连接。

2.硬件设计

1.硬件电路的模块构成

硬件电路的设计及实现相对简单。硬件电路PC机、8086单片机、定时器芯片8253、可编程并行接口芯片8255A、扬声器模块组成

2.具体说明

采用可编程并行接口芯片8255A的PA端口接8086的8个数据输出端口，利用8255A方式0，端口A输入方式，即AL＝10010000B，利用中断调用DOS功能来调用并扫描PC机键盘。

利用可编程并行接口芯片8255A的PC端口连接七段共阴极数码管，来显示键入的不同音阶。

驱动控制扬声器利用8253与8255A共同执行。利用8255A的PB0、PB1控制扬声器的开启、关闭。利用定时器8253驱动发声，CPU通过对8253通道2（端口地址42H）进行编程，利用8253方式3以不同的脉冲频率产生不同的输出方波，方波信号通过滤波器、功率放大器使扬声器发声。

3.结构及功能说明 （1）单片机选用

8086单片机为Intel公司推出的16为微处理器，以后Intel公司生产的微处理器，均与其相同。8086有16根数据线和20根地址线。其可寻的的地址空间达2^20即1M字节单元。其对外的数据线只有8根。其接线相对简化。本次课程设计采用8086单片机。8086单片机的实际接口图如下图所示：

图.8086单片机的实际接口图

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