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合肥学院

计算机科学与技术系

课程设计报告

2008～2009 学年第1学期

课学学专指

业导

班教生

姓

程 微型计算机原理与接口技术 名 程柳柳 号 0604031038

级 计算机科学与技术专业（06网工1`） 师 张向东（教授）

课程设计名称 简易电子琴

2009年1月

一、题义分析及解决方案

1.1题义需求分析

想让电子琴弹出美丽的音符，就需要知道它的音阶与内部结构，我们都知道一首音乐是由许多不同的音阶组成的，而每个音阶都对应着不一样的频率，这样我们就可以利用不同频率的组合，组成我们想要的音乐。

1、怎样利用这些频率使蜂鸣器发声呢？ 2、怎样演奏一首音乐呢？

3、怎样把演奏的音乐保存起来然后重播呢？ 4、怎样预存一首音乐使其播放呢？

1.2解决问题方法及思路

通过按动STAR ES598PCI单板机的G6区的1~7号键，使用单板机上的8255A芯片进行音调的选择，由8253芯片控制产生不同频率的方波，输出到单板机上D1区的蜂鸣器，使其对应于G6区的1~7号键由低到高发出1~7的音阶，并由8255A芯片控制8253芯片的工作状态，使其能够控制蜂鸣器的发声与否，从而实现简易电子琴的演奏功能。同时，在演奏的过程中保存它的频率及计数初值，根据演奏的功能可以实现重播功能。也可以通过事先设置好的“乐谱”回放一段音乐，实现简易电子琴的回放功能。用户可以通过DOS界面下的菜单对电子琴的回放或是演奏或是重播功能进行选择。 1.2.1硬件部分

电子琴的主要的器件有一个并行接口8255和一个8253定时器。输入部分主要是由8个按键、8个发光管和一个并行接口8255组成。8个按键一端接地，另一端接到8255的A口输入，并且通过一个电阻接到+5V，8个发光管一端接地，另一端接到8255的B口输入，并且通过一个电阻接到+5V。因此，在按键按下时，发光管会随着按键进行发亮。在按键不按下时，从8255A口输入的是高电平，当开关按下时，输入的则是低电平。如下表，当不同的开关按下时，从A口输入就对应一个8位的数据。通过软件检测输入的数据，然后给8253送相应频率的计数值。

表1-1编码表 开关 K1 K2 K3 OFBH K4 OF7H K5 0EFH K6 0DF K7 0BFH K8 07FH 对应数据 OFEH OFDH 对应频率 262 294 330 349 392 440 494 静音

电子琴以8253的2号计数器为核心。系统初始化时，2号计数器工作在“方波发生器”方式，CPU通过对定时器的通道2进行编程，使其I/O寄存器接收一个控制声音频率的16位计数值，写入顺序为先低后高,端口61H的最低位控制通道2门控的开断,，CLK2为1MHZ，改变2号计数器的计数初值就可以使蜂鸣器发出不同频率的声音。

在送出频率计数值之前，还要给方式寄存器送一个方式值，该数决定对哪一个通道编程，采用什么模式，送入通道的计数值是一字节还是两字节，是二进制码还是BCD码。

芯片8255A的C口工作于基本输出方式下。8255A芯片的C口的引脚PC0连接至8253芯片2号计数器的GATE引脚上，只有当PC0输出高电平至GATE引脚时，8253芯片的2号计数器才正常工作，产生方波，从而使蜂鸣器发出有规则的声音。 1.2.2软件部分

一首乐曲由若干音符组成，一个音符对应一个频率。将与一个频率对应的计数初值写入2号计数器，蜂鸣器就会发出相应的音调，计数初值的计算公式如下：计数初值=1000000÷输出频率，1MHZ转换成十六进制数为3E8H。

程序设计有DOS下的功能选择界面，当用户选择演奏时，程序根据G6区1~7号按键输入到8255A芯片A口中的8位二进制数进行判断并将对应的计数初值存入8253 芯片2号计数器中，由8253芯片根据计数初值产生相应的频率，输出到D1区的CTRL口中，从而使蜂鸣器发出有规律的乐声。当用户选择回放功能时，程序会根据事先设计好的“乐谱”进行演奏，其工作原理与用户演奏的工作原理相同，只是程序进行频率判断的数据不是由用户实时输入，而是根据“乐谱”中存有的数据进行音阶的判断并对8253芯片2号计数器的计数初值进行修改。当用户选择重放功能时，只需保存演奏时的计数初值与频率，然后其工作原理与回放功能类似了。

一、 硬件设计

2.1选择芯片8253

2.1.1芯片8253在本设计中的作用

芯片8253在本实验中主要用于输出规定频率的方波，控制蜂鸣器发出规定频率的声音。