【正文】 硬件課程設(shè)計(jì) 題目：可存儲(chǔ)式電子琴 班級(jí)： 網(wǎng)絡(luò)工程 102 班 姓名：孫其法，羅平 學(xué)號(hào)： 08103629， 08103625 指導(dǎo)教師： 王凱 1 目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求…………………………………………… 2 總體方案與說(shuō)明 …………………………………………… 2 硬件框圖與說(shuō)明 …………………………………………… 4 電路原理圖與說(shuō)明 ………………………………………… 8 軟件功能流程圖 …………………………………………… 8 源程序清單及注釋 ……………………… ……………… 10 問(wèn)題分析及解決方案 …………………………………… 30 結(jié)論與體會(huì) ……………………………………………… 31 參考資料 ………………………………………………… 31 2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求： 利用 827 8253 芯片和鍵盤、喇叭等器件設(shè)計(jì)硬件電子琴，具備如下功能：當(dāng)按下琴鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出該琴鍵相對(duì)應(yīng)的音階，同時(shí)可以通過(guò)按鍵轉(zhuǎn)換高中低音節(jié)，可以播放預(yù)存音樂(lè)。 總體方案與說(shuō)明： （ 1）、音階的 17 音利用 8253 芯片控制時(shí)鐘頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，并用 8253 芯片進(jìn)行周期性的掃描是 否有鍵按下，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)音的功能。 （ 2）、本次設(shè)計(jì)有兩種功能：高中低音的轉(zhuǎn)換（默認(rèn)狀態(tài)為中音）和播放預(yù)制的曲目。 （ 3）、本次設(shè)計(jì)中用到了 8253,8279， I/O 輸入等芯片。 （ 4）、各個(gè)芯片地址： 8279 的控制端地址為： 20AH，數(shù)據(jù)端地址為： 208H。 8253 的控制端地址為： 213H，數(shù)據(jù)端地址為： 210H。 I/O 輸出的地址為： 200H。 （ 5）、按鍵說(shuō)明： 1do 音 2re 音 3mi 音 4fa 音 5sol 音 6la 音 7si 音 A高音轉(zhuǎn)換鍵 B中音轉(zhuǎn)換鍵 C低音轉(zhuǎn)換鍵 D放音鍵 （ 6）、功能模塊圖： 3 （ 7）按鍵及對(duì)應(yīng)的寄存器鍵值： 按鍵 1 2 3 4 5 6 7 A B C D 寄存器鍵值 02H 0AH 22H 01H 09H 21H 00H 07H 29H 28H 2BH （ 8）音階及對(duì)應(yīng)的頻率： 開(kāi)始 功能選擇 低音 中音 高音 播放音樂(lè) 低音子程序 中音子程序 高音子程序 播放音樂(lè)子 程序 結(jié)束 4 硬件框圖與說(shuō)明： 8279 芯片介紹： 8279 引腳圖； 8279 是可編程的鍵盤、顯示接口芯片。具有按鍵處理功能，又具有自動(dòng)顯示功能。 8279 內(nèi)部有鍵盤 FIFO（先進(jìn)先出堆棧） /傳感器，雙重功能的 8*8=64BRAM，鍵盤控制部分可控制 8*8=64 個(gè)按鍵或 8*8 陣列方式的傳感器。該芯片能自動(dòng)消抖并具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。顯示 RAM 容量為 16*8，即顯示器最大 配置可達(dá)16 位 LED 數(shù)碼顯示。 （ 1） 數(shù)據(jù)線 DB0—— DB7 是雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線，在接口電路中與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，用以傳送 CPU 和 8279 之間的數(shù)據(jù)和命令。 音階 1 2 3 4 5 6 7 高音頻率 (HZ） 552 587 659 700 784 880 988 中音頻率 (HZ) 262 294 330 349 392 440 494 低音頻率 (HZ) 131 147 165 175 196 220 247 5 （ 2） 地址線 Cs=0 選中 8279，當(dāng) A0=1 時(shí)，為命令字及狀態(tài)字地址；當(dāng) A0=0 時(shí)，為片內(nèi)數(shù)據(jù)地址，故 8279 芯片占用 2 個(gè)端口地址。 （ 3） 控制線 CLK： 8279 的時(shí)鐘輸入線。 IRQ：中斷請(qǐng)求輸入線，高電平有效。 /RD,/WR:讀、寫輸入控制線。 SL0SL3：掃描輸出線，用來(lái)作為掃描鍵盤和顯示的代碼輸出和直接輸出線。 RL0RL7：回復(fù)輸出線，是鍵 盤或傳感器的矩陣信號(hào)輸入線。 SHIFT：來(lái)自外部鍵盤或傳感器矩陣的輸入信號(hào)，是 8279 的鍵盤數(shù)據(jù)的次高位的狀態(tài)，控制鍵盤上下檔功能。在傳感器方式和選通方式中，該引腳無(wú)用。 CNTL/S：控制 /選通輸入線，高電平有效。鍵盤方式時(shí)，鍵盤數(shù)據(jù)最高位（ D7）的信號(hào)輸入到該引腳，以擴(kuò)充鍵功能；選通方式時(shí)，當(dāng)該信號(hào)到上升沿時(shí)，把 RL0RL7 的數(shù)據(jù)存入 FIFO RAM 中。 OUTA0OUTA3：通常作為顯示信號(hào)的高 4 位輸出線。 OUTBOUTB3：通常作為顯示信號(hào)的低 4 位輸出線。 /BD：顯示熄滅輸 出線，低電平有效。當(dāng) /。BD=0 時(shí)將全部熄滅。 8279 的工作方式： 8279 有三種工作方式：鍵盤方式、顯示方式、傳感器方式。 （ 1） 鍵盤工作方式： 8279 在鍵盤工作方式時(shí)，可設(shè)置為雙鍵互鎖方式和 N 鍵循環(huán)方式。 雙肩互鎖方式：若有兩個(gè)或者多個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，不管按鍵先后順序如何，只能識(shí)別最后一個(gè)人被釋放的鍵，并把鍵值輸入 FIFO RAM 中。 N 鍵循環(huán)方式：一次按下任意個(gè)鍵均可被識(shí)別，按鍵值按掃描次序被送入 FIFO RAM 中。 （ 2） 顯示方式： 8279 的顯示方式又可分為左端入口和右端入口方式。 顯示數(shù)據(jù)只要寫入顯示 RAM，則可由顯示器顯示出來(lái)，因此顯示數(shù)據(jù)寫入顯示 RAM 的順序，決定了顯示的次序。 左端入口方式即顯示位置從顯示器最左端 1 位（最高位）開(kāi)始，優(yōu)厚顯示的字符逐個(gè)向右順序排列；右端入口方式即顯示位置從顯示器最右端 1 位即最低位開(kāi)始，以顯示的字符逐個(gè)向左移位。但無(wú)論左右入口，后輸入的總是顯示在最右端。 （ 3） 傳感器方式： 傳感器方式是把傳感器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)送入傳感器 RAM中。當(dāng) CPU 對(duì)傳感器陣列掃描時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)傳感器狀態(tài)發(fā)生變化就發(fā)出中斷請(qǐng)求（ IRQ 6 置 1），中斷響應(yīng)后轉(zhuǎn)入中斷處理程序。 8279 的命令字及其格式： 8279的各 種工作方式都要通過(guò)對(duì)命令寄存器的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)。 8279 共有 8 種命令，通過(guò)這些命令設(shè)置工作寄存器，來(lái)選擇各種方式。命令寄存器共 8種，格式為： 表 ： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 如上圖， 8279 的一條命令由兩大部分組成，一部分表征命令類型，為命令特征位，有命令寄存器高 3 位 D7D5 決定。 D7D5 三位的狀態(tài)可組合出 8 種形式，對(duì)應(yīng) 8 類命令。另一部分為命令的具體內(nèi)容，由 D4D0 決定。每種特征代表的命令如表圖 3 所示： 表 8279 命令特征表 D7 D6 D5 代表的命令類型 0 0 0 鍵盤 /顯示命令 0 0 1 時(shí)鐘編程命令 0 1 0 讀 FIFO/傳感器 RAM 命令 0 1 1 讀顯示器 RAM 命令 1 0 0 寫顯示命令 1 0 1 顯示禁止 /熄滅命令 1 1 0 消除命令 1 1 1 結(jié)束中斷 /出錯(cuò)方式結(jié)束命令 8253 芯片介紹： 8253 芯片引腳圖 7 8253 是可編程計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器，內(nèi)部有三個(gè)計(jì)數(shù)器，分別為計(jì)數(shù)器 0、計(jì)數(shù)器 1 和計(jì)數(shù)器 2，一個(gè)時(shí)鐘輸入端 CLK，一個(gè)為門控信號(hào)輸入端 GATE，另一個(gè)為輸出端 OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè) 8 位的控制寄存器。 8253 的通道 ： 8253 有 3 個(gè)通道，分別為通道 0、通道 1 和通道 2。 8253 的工作方式 ： 8253中各通道有 6 種工作方式，以完成定時(shí)、計(jì)數(shù)或脈沖發(fā)生器等多種功能。分別為方式 0（技術(shù)結(jié)束則中斷）、方式 1（單脈沖發(fā)生器）、方式 2（速率波發(fā)生器）、方式 3（方波發(fā)生器）、方式 4（軟件 觸發(fā)方式計(jì)數(shù)）、方式 5（硬件觸發(fā)方式計(jì)數(shù)） 8253 的控制字： 圖 8253 控制字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BCD 00 選擇通道 0 00 計(jì)數(shù)器鎖存，供 CPU讀 000 方式 0 1 BCD 碼計(jì)數(shù) 01 選擇通道 0 01只讀 /寫計(jì)數(shù)器低字節(jié) 001方式 1 0 二進(jìn)制計(jì)數(shù) 10 選擇通道 0 10 只讀 /寫計(jì)數(shù)器高字節(jié) X10 方式 2 11 無(wú)效 11 先讀 /寫計(jì)數(shù)器低字節(jié)， X11 方式 3 后讀 /寫高字節(jié) 100 方式 4 101 方式 5 8 電路原理圖與說(shuō)明： 1M Hz 的頻率接 CLK0， I/O 輸出的 Q0 接 GATE0， 8253 的 OUT0 端接音響。 I/O 輸出芯片的地址為 200H， 8279 的地址為 210H， 8253 的地址為 210H。 軟件功能流程圖： 9 N Y Y Y N Y N Y N Y N Y N Y Y N Y N N Y