（總）設計題目： 可儲存式電子琴
專業班級
小組成員
指導老師： 馬海波
2012-10
電腦科學與技術學院
摘要：隨著計算機技術的發展，計算機越來越多地被社會的各個領域用來處理繁多複雜的資料。計算機**處理器的處理速度也是隨時間突破性地提高；作為人機互動的輸入輸出裝置（外圍裝置）的種類也在飛速的增加。
但是，處理器的高速處理和各個輸入輸出裝置的低速之間構成了乙個嚴重的矛盾，同時，也必須協調好處理器與各外圍裝置間不同的工作條件要求。
因而，就必須要用乙個電路來連線**處理器和各個外圍裝置，來解決處理器和各個外圍裝置之間存在的矛盾。介面晶元就起到了這樣的作用，它是處理器和各輸入輸出裝置之間的橋梁，使得**處理器不用因為等待慢速的外圍裝置輸入而浪費時間，也避免由於**處理器的快速而使資料在外圍裝置處發生丟失，協調**處理器和各外圍裝置的工作條件要求。
本次硬體課程設計課程，是配合上學期《微型計算機原理與接**術》的教學，也是要讓我們能夠更深入的認識介面晶元技術以及彙編程式設計，做到理論和實踐相結合。
在課程中，我們選擇的設計專案是「可儲存式電子琴」：乙個簡易的電子琴裝置。要求我們利用相關已經學過的和沒有學過的晶元連線成乙個電子電路，並且通過自己用組合語言程式設計，控制設計的電子電路實現電子琴的一些功能，比如：
能夠對於輸入發出相應的單聲；能夠演奏一小段已經編好了的樂曲。
1、設計任務及要求4
2、需求分析4
3、任務分工與合作4
4、總體方案與說明5
4.1總體方案5
4.2電路原理圖與說明5
4.3功能模組圖7
4.4 實驗原理8
5、硬體框圖與說明8
5.1 8279晶元介紹8
5.2 8253晶元介紹12
6、軟體功能14
7．軟體主要模組流程圖14
7.1高中低音轉換程式流程圖14
7.2預置**程式流程圖16
8．源程式清單與注釋16
8.1高中低音轉換程式16
8.2預置**程式25
9．問題分析與解決方案32
10．結論與體會33
參考文獻35
1. 設計任務及要求
本次硬體課程設計的任務和要求是利用74ls138、8279、8253、鍵盤、揚聲器及led七段解碼，通過電路設計和電路連線並進行程式設計實現乙個具有可儲存**功能的電子琴。
本次課程設計的目的是完成乙個可以儲存**的電子琴。
通過硬體設計熟悉並掌握《微型計算機原理與接**術》課程中的關於各個晶元的知識和一些具體應用。
通過此次硬體課程設計培養自己對於《微型計算機原理與接**術》課程的興趣。
通過此次硬體課程設計培養動手能力和創新精神，提高解決實際問題的能力。
通過此次課程設計培養同伴間彼此配合，彼此合作的能力。
2. 需求分析
「可儲存式電子琴」的設計，首先明確功能的要求，主要是分兩方面，一方面是實現電子琴，要能彈能響；能一方面是可儲存，即能儲存樂曲，能將儲存的樂曲演奏出來。
要實現電子琴的能彈能響，我們分析出，**的音階就是將一定頻率的脈衝輸入到蜂鳴器，而**的節拍，就是定時，就是讓蜂鳴器能開始工作能結束工作。彈奏則可以通過實驗箱的8279鍵盤來實現，不同的鍵盤就相當於電子琴不同的琴鍵。通過按不同的鍵呼叫不同的子程式，使之發出不同的音階。
要實現可儲存，則要利用實驗箱的暫存器，通過程式設計預先儲存一段樂曲，設定乙個按鍵為**鍵，按下之後呼叫暫存器中的**子程式，來達到演奏預先儲存樂曲的目的。
3. 任務分工與合作
乙個好的團隊是完成工作的前提，團隊之間需要共同合作，而分工也是更好地完成工作的前提。這次設計我們小組先經過協商完成功能分析、總體硬體規劃、程式總體設計，然後小組成員的分工如下：
共同進行需求分析，討論電子琴要實現的功能，討論總體方案和實現方法。
魏佳同學負責相關**資料的蒐集（包括樂理，樂譜等），8253初值的計算，相關8253和74ls138 i/o輸出的程式編寫。預置**子程式的編寫。
丁小芳同學負責8279資料的蒐集，鍵盤鍵值的確認，8279相關程式的編寫。電路圖的繪製，硬體的連線，高中低音轉換程式的編寫。
共同進行源程式的測試、編譯和修改。
共同進行實驗報告的編寫和修改（包括相關流程圖的繪製）。
4. 總體方案與說明
4.1總體方案
利用實驗箱上的74ls138 i/o輸出、8279、8253、鍵盤、揚聲器及led七段解碼等晶元裝置，通過正確的連線和程式設計，實現電子琴的功能。
利用8253產生一定頻率和持續時間的訊號，不同頻率的脈衝送到音響裝置從而發出不同的音節。根據鍵盤按下的鍵讓對應的琴鍵發生變化，改變脈衝頻率和脈衝持續時間使揚聲器發出音調。預先存放1首曲子，按下**鍵則演奏出相應的曲子。
4.2電路原理圖與說明
4.2.1電路原理圖
圖 4.1 電路原理圖
說明：8253的控制口位址為203h，通道0位址為200h，clk0連線2mhz，out0連線揚聲器，8279的控制口位址為212h，資料口位址為210h，8279內部與pc機鍵盤已連線。
4.2.2實物連線圖
圖4.2 實物連線圖
4.2.3鍵盤示意
圖4.3 鍵盤示意圖
按鍵說明：
1——dou音 2——ruai音 3——mi音
4——fa音 5——sao音 6——la音
7——xi音 a——低音轉換鍵 b——中音轉換鍵
c——高音轉換鍵 d——放音鍵
4.3功能模組圖
4.4實驗原理
使用8279晶元的鍵盤控制器，通過檢視暫存器，讀出分別按下不同的鍵時對應的暫存器值（這裡只給出當按下1---7和a、b、c、d鍵的暫存器值，如表4.1）。
表4.1 暫存器鍵值
當某一時刻按下乙個鍵的時，可以通過和各鍵的暫存器值比較來判斷按下鍵。又每個音階都有乙個確定的頻率（如表4.2）
表4.2 音階頻率表
可以通過各音階的對應頻率值為8253賦初值，然後輸出到音響裝置，以產生相應音階的發音。在發音過程中，可分別為8253的gate0端輸入0和1來控制開始發音和停止發音。
5. 硬體框圖與說明
5.1 8279晶元介紹
5.1.1 8279功能介紹
8279 是可程式設計的鍵盤、顯示介面晶元。它既具有按鍵處理功能，又具有自動顯示功能，在微控制器系統中應用很廣泛。8279內部有鍵盤 fifo （先進先出堆疊） /感測器， 雙重功能的 8*8=64b ram，鍵盤控制部分可控制 8*8=64 個按鍵或 8*8 陣列方式的感測器。
該晶元能自動消抖並具有雙鍵鎖定保護功能。顯示 ram容量為 16*8，最大配置可達 16 位 led數碼顯示。
圖5.1 8279晶元管腳圖
5.1.2 8279內部結構
5.1.3 8279管腳簡介
（1）資料線
計算機硬體課程設計報告
專業 電腦科學與技術 學號姓名指導教師 完成時間 通過對乙個簡單計算機的設計，對計算機的基本組成 部件的設計 部件間的連線 微程式控制器的設計 微指令和微程式的編制與除錯等過程有更深的了解，加深對理論課程的理解。按照要求設計指令系統，該指令系統能夠實現資料傳送，進行加 減運算和無條件轉移，具有累加器...
《硬體綜合課程設計》讀書工程方案
黑龍江大學計算機科學技術學院 黑龍江大學軟體學院 一 基本理論闡述 cpu的硬體完成的是讀取指令，分析指令後產生相應的控制訊號，用於指令的執行完成。對指令的讀取和解碼分析就是控制器的功能。控制器組成如下 1 指令計數器 存放要執行的下一條指令的位址 2 指令暫存器 存放現行指令 3 指令解碼器 對指...
硬體課程設計說明書
二 總體設計 本階段的任務是通過調查研究，查閱資料來初定系統結構的總體方案，其中主要涉及到硬體和軟體的功能劃分。應用系統中硬體和軟體具有一定的互換性，即某些功能既可能硬體實現也可以軟體來完成。一般說來，用硬體實現的優點是可以提高工作速度，但使電路複雜，增加了硬體成本，而用軟體代替某些硬體的功能可以使...