【導(dǎo)讀】工程實(shí)踐與科技創(chuàng)新[2A]. 設(shè)計(jì)小組編號：101. 上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院。姓名班級學(xué)號具體負(fù)責(zé)的工作聯(lián)系方式。板實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)增益、音。樂播放和函數(shù)發(fā)生的。拓展部分，及實(shí)驗(yàn)報(bào)。三個(gè)模塊，以及basys板實(shí)現(xiàn)的可控增益放大器、函數(shù)信號發(fā)生器。此報(bào)告包括了它們的主要。功能、系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)硬件以及軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，調(diào)試分析，針對用。戶操作的詳細(xì)說明，對系統(tǒng)中某幾個(gè)部分的深入擴(kuò)展研究，心得體會(huì)，問題調(diào)試和實(shí)物照片等

　　

【正文】 1液晶輸出位置指針 unsigned char data pos=0。 函數(shù)信號發(fā)生暨音樂播放模塊： 信號放大倍率 unsigned char bdata RATE。 sbit R0= RATE ^ 0。 sbit R1= RATE ^ 1。 sbit R2= RATE ^ 2。 sbit R3= RATE ^ 3。 sbit R4= RATE ^ 4。 sbit R5= RATE ^ 5。 sbit R6= RATE ^ 6。 樂譜數(shù)據(jù) 《喀秋莎》： unsigned int code music_data1[][2]； 《 塞北的雪 》： unsigned int code music_data2[][2]； 波形數(shù)據(jù) 正弦波： unsigned int xdata sin_data[T]； 方波： unsigned int xdata squ_data[T]； 鋸齒波： unsigned int xdata saw_data[T]； 三角波： unsigned int xdata tri_data[T]； 可調(diào)參數(shù) 頻率可調(diào)： unsigned char xdata frequency[17]； 幅度可調(diào)： unsigned char xdata magnitude[11]； 其他變量 音量控制變量： unsigned int volumn 蜂鳴標(biāo)志： bit buzzer_flag。 模式指針： unsigned int mode。 頻率數(shù)組指針： unsigned int freq。 控制模式選擇： unsigned int bool。 第 25頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 幅度數(shù)組指針： unsigned int mag。 樂譜數(shù)組指針： unsigned int (*ptr)[2]。 音樂選擇指針： unsigned int music。 FPGA模塊： Verilog 硬件描述語言中不強(qiáng)調(diào)全局變量和局部變量的定義，所以我們將程序中用到的板上資源以變量形式列舉： mclk： 50Mhz 時(shí)鐘輸入 btn[3:0]：四個(gè)按鍵 sw[7:0]： 8 個(gè)撥碼開關(guān)，不同的軟件使用其中的某個(gè)幾個(gè)開關(guān) Led[7:0]： 8 個(gè) Led 燈，用于表示當(dāng)前顯示波形的種類。 PIO[79:73]：用于控制外部電路電壓增益。 PIO[72]用于輸出可變頻率的方波 a_to_g[6:0]：七段碼，用于數(shù)碼管顯示 an[3:0]：數(shù)碼管公共端，用于掃描 流程邏輯 圖 45 為函數(shù)信號發(fā)生器暨音樂播放器的邏輯流程圖 第 26頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 45 函數(shù)信號發(fā)生器暨音樂播放器邏輯流程圖 液晶顯示、 FPGA流程邏輯與軟件結(jié)構(gòu)類似 控制線性增益和液晶顯示 描述 功能描述 實(shí)現(xiàn)液晶的初始化和開機(jī)滾動(dòng)字幕顯示功能。滾動(dòng)字幕顯示“ Wele to use this amplifer!” 每 秒字幕整體向右移一位，以達(dá)到滾動(dòng)的效果。 輸入輸出項(xiàng)描述 輸入：按任意鍵跳出開機(jī)滾動(dòng)字幕狀態(tài)，進(jìn)入控制線性增益和液晶顯示的主循環(huán)中。 輸出：液晶屏第一行滾動(dòng)顯示 “ Wele to use this amplifer!” 第 27頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1） 寄存器： PA XBYTE[0xE000]： 8255 PA口寄存器地址 PB XBYTE[0xE001]： 8255 PB口寄存器地址 CONTROL XBYTE[0xE003]： 8255 控制字寄存器地址 2） 全局變量： unsigned char bdata busy： 8255 PB口輸入輸出緩存，可位尋址最高位 [7] sbit BF = busy^7 unsigned char pos：液晶輸出位置指針 sbit RST=P1^4： 8255 復(fù)位端變量 3） 記錄狀態(tài)變量： unsigned char count1：液晶移位時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器 調(diào)用函數(shù) 說明 timer1() interrupt 3 using 0 功能：定時(shí)中斷 1，每 5ms 進(jìn)入中斷 輸入：無 輸出：無 詳細(xì)說明：定時(shí)器 1 從初始的 EE00 開始計(jì)數(shù)直到 FFFF 溢出，進(jìn)入中斷。 void initialize() 功能：液晶初始化，清屏，清除顯示緩存區(qū)內(nèi)容 輸入：無 輸出：無 詳細(xì)說明： 函數(shù)流程如圖 46 所示。 第 28頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 46 initialize()函數(shù)流程圖 [8] void wait_busy()。 功能：液晶忙信號檢測與等 待 輸入：無 輸出：無 詳細(xì)說明： 函數(shù)流程如圖 47 所示。 第 29頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 47 wait_busy()函數(shù)流程圖 由于要從液晶模塊讀入標(biāo)志位 BF，需要將 8255 B 口改為輸入狀態(tài)，并在 BF=0 時(shí)，改回輸出狀態(tài)，需要改變 D07 控制字，如表 41 所示。 控制字 A口 B口 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 十六進(jìn)制 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 輸出 輸出 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 輸出 輸入 表 41 8255 在方式 0 在輸入 /輸出組合 [9] void lcdpos()。 功能：液晶輸出位置控制 輸入：無 輸出： pos 位置指針右移或換行 詳細(xì)說明：當(dāng)一行滿了 16 個(gè)字符則換行，否則右移一位。 void lcdoutput(char n)。 功能：液晶屏輸出字符 n 第 30頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 輸入：字符 n 輸出：液晶屏上顯示字符 n 詳細(xì)說明：先調(diào)用 lcdpos()確定顯示字符的位置，然后再將顯示指令與要顯示的數(shù)據(jù)傳給液晶 算法 鍵盤掃描和消抖 中斷程序每隔 5ms 執(zhí)行一次鍵盤掃描。 KEY1~4 的值代表相應(yīng)的端口的高低電平，低電平說明按鍵按下，高電平說明按鍵 彈起。 程序中使用 time 作為抖動(dòng)次數(shù)計(jì)數(shù)器，由于 KEY1 作為清零鍵使用，故實(shí)際上不需要消抖；在本系統(tǒng)中，對 KEY KEY KEY KEY4 都做消抖處理。 當(dāng)檢測到某一鍵按下時(shí)，并不馬上響應(yīng)，而是由 time 開始計(jì)數(shù)，當(dāng)檢測到一定抖動(dòng)次數(shù)時(shí)才進(jìn)行處理。由于按鍵自設(shè)的物理差異，在試驗(yàn)后選用 30 作為 KEY1~KEY4 的標(biāo)志次數(shù)。 放大倍數(shù)的計(jì)算 程序中放大倍數(shù)以變量 count 保存，根據(jù)用戶按鍵的情況， count 在合理范圍內(nèi)自增或自減。 放大倍數(shù)的控制和顯示 程序通過 R4,R3,R2,R1 代 表的端口輸出高低電平，控制 4066 各開關(guān)的通斷來控制放大倍數(shù)。count 的值介于 0 和 15 之間，其 4 位二進(jìn)制值分別送入 R R R R1 。使用 switch_output 函數(shù)計(jì)算各開關(guān)的二進(jìn)制值，并實(shí)現(xiàn)開關(guān)的開閉。代碼如下： void switch_output() { switch(count) { case 1: // R1 R1=1。 R2=0。 R3=0。 R4=0。 break。 case 2: // R2 R1=0。 R2=1。 R3=0。 第 31頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 R4=0。 break。 case 3: // R1//R2 R1=1。 R2=1。 R3=0。 R4=0。 break。 case 4: // R3 R1=0。 R2=0。 R3=1。 R4=0。 break。 case 5: // R1//R3 R1=1。 R2=0。 R3=1。 R4=0。 break。 case 6: // R2//R3 R1=0。 R2=1。 R3=1。 R4=0。 break。 case 7: // R1//R2//R3 R1=1。 R2=1。 R3=1。 R4=0。 break。 case 8: // R4 R1=0。 R2=0。 R3=0。 R4=1。 第 32頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 break。 case 9: // R1//R4 R1=1。 R2=0。 R3=0。 R4=1。 break。 case 10: // R2//R4 R1=0。 R2=1。 R3=0。 R4=1。 break。 case 11: // R1//R2//R4 R1=1。 R2=1。 R3=0。 R4=1。 break。 case 12: // R3//R4 R1=0。 R2=0。 R3=1。 R4=1。 break。 case 13: // R1//R3//R4 R1=1。 R2=0。 R3=1。 R4=1。 break。 case 14: // R2//R3//R4 R1=0。 R2=1。 R3=1。 R4=1。 break。 第 33頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 case 15: // R1//R2//R3//R4 R1=1。 R2=1。 R3=1。 R4=1。 break。 default: R1=0。 R2=0。 R3=0。 R4=0。 } } 七段數(shù)碼管的顯示值由數(shù)組 digi[4]提供，其中前兩位沒有用到，將 digi[0]、 digi[1]時(shí)鐘顯示為0。 digi[2]、 digi[3]分別取 count 十位和個(gè)位，其中 digi[2]后需要加小數(shù)點(diǎn)。 并口擴(kuò)展芯片 8255 和液晶模塊 HD44780 的使用原理及編程 8255 的使用 8255 為一并口擴(kuò)展芯片，有 A、 B、 C 三個(gè) 8 位 I/O 端口和一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)總線。本系統(tǒng)使用74HC138 三態(tài)八位譯碼器連接 8255 與單片機(jī)， 74HC138 的Ｙ７引腳與 8255 的片選引腳相連，地址總線的高三位為單片機(jī)的 P2^0,P2^1,P2^2，全部置１時(shí)選中 8255，故 A、 B、 C 三個(gè)端口和控制字寫入分別對應(yīng)的地址聲明如下： //8255 PA口寄存器地址 define PA XBYTE[0xE000] //8255 PB口寄存器地址 define PB XBYTE[0xE001] //8255 控制字寄存器地址 define CONTROL XBYTE[0xE003] 本例中由Ｂ口輸出數(shù)據(jù)和命令。 HD44780 的使用原理及編程 和編程有關(guān)的三個(gè)引腳定義如表 42： 表 42： HD44780 引腳定義（部分） [4] 引腳號 縮寫 定義 說明 第 34頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 4 RS 寄存器選擇信號 H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器 5 R/W 讀 /寫信號 H:讀 L:寫 6 E 片選信號 下降沿觸發(fā) ,鎖存數(shù)據(jù) 其中 E為使能信號，讀操作中高電平有效，寫操作中下降沿有效。 結(jié)合 RS、 R/W 的取值，我們有如下的指令表 (表 43)： 表 43： HD44780 指令表 [10] 指令名稱 指 令 碼 說 明 執(zhí)行周期FCP=250KHZ RS R/W DB7