微机原理与接口技术基于PROTEUS实现音乐播放器的设计
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信息科学与技术学院
微机原理与接口技术课程设计报告
题目名称:基于PROTEUS实现音乐播放器的设计
学生:王浩宇关问鼎徐然冉启幸
学号: 2013508305 2013508251 2013508224 2013508278
专业班级:13 电信
指导教师:恩博
2015年7月9 日
目录
一.课程设计题目 (1)
二.课程设计任务及要求 (1)
三.总体方案与设计说明 (1)
3.1每个音符的对应频率 (1)
3.2设计说明 (1)
四.硬件电路设计及描述 (1)
4.1芯片介绍 (1)
五.软件设计流程(模块流程图)及描述 (1)
六.源程序代码(要有注释) (1)
七.课程设计体会 (1)
参考文献 (1)
一.课程设计题目
基于PROTEUS实现音乐播放器的设计
二.课程设计任务及要求
设计要求:1.实现播放音乐;
2.实现多首音乐连续播放和选择播放;
3.要求通过PROTUES完成此项功能,并完成PCB电路图。三.总体方案与设计说明
3.1 每个音符的对应频率
表1 每个音符的对应频率
3.2 设计说明
该音乐播放器通过用8086中央处理器、74LS373地址锁存电路、74LS138译码电路、定时/计数器8253A来实现功能。
8086中央处理器输出地址码A16-A19和数据AD0-AD15,将AD0-AD7输入地址锁存器输出A0-A7,再将A0-A7通过译码器进行译码输出作为8253的片选信号,8253产生不同频率的脉冲来模拟音符,通过时间的长短来模拟音长,从而设计出一个功能完整的音乐播放器。
四.硬件电路设计及描述
4.1 芯片介绍
(1)8086中央处理器
8086中央处理器是Intel系列的16位微处理器,有16根数据线和20跟地址线。它主要由执行部件EU(Execution Unit)和总线接口部件BIU(Bus interface Unit)两部分组成。8086拥有四个16位的通用寄存器,也能够当作八个8位寄存器来存取,以及四个16位索引寄存器(包含了堆栈指标)。资料寄存器通常由指令隐含地使用,针对暂存值需要复杂的寄存器配置。它提供64K 8 位元的输出输入(或32K 16 位元),以及固定的向量中断。大部分的指令只能够存取一个存位址,所以其中一个操作数必须是一个寄存器。运算结果会储存在操作数中的一个。
为了能够简单有效地进行对8086操作,故采用最小模式进行工作。要使8086处于最小模式,首先要将MN/MX端置为高电平。
(2)74LS373地址锁存电路
74LS373为D锁存器,AD0-AD7为输入数据,输出Ao0-Ao7。74LS373 的输出端O0~O7 可直接与总线相连。
当三态允许控制端OE 为低电平时,O0-O7 为正常逻辑状态,可用来驱动负载或总线。当OE 为高电平时,O0-O7 呈高阻态,即不驱动总线,也不为总线的负载,但锁存器部的逻辑操作不受影响。
当锁存允许端LE 为高电平时,O 随数据D 而变。当LE 为低电平时,O 被锁存在已建立的数据电平。
引出端符号:
D0~D7 数据输入端
OE 三态允许控制端(低电平有效)
LE 锁存允许端
O0-O7 输出端
表2 74LS373真值表
(3) 74LS138译码电路
A0-A7通过译码电路输出作为8253的片选信号。
其工作原理如下:
a.当一个选通端E1为高电平,另两个选通端E2和E3为低电平时,可将地址端(A0、A1、A2)的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。比如:A0A1A2=110时,则Y6输出端输出低电平信号。
b.可用在8086的译码电路中,扩展存。
在该电路中,除了A2A1其他几位是11110**0的时候才能给CS送一个有效电平,而当A1A2=00,01,10,11之时即为F0H,F2H,F4H,F6H分别对应的是通道0,1,2,3的运行。
(4) 定时/计数器8253A
主要功能:
a.每片上有3 个独立的16 位的减计数器通道。
b.对于每个计数器,都可以单独作为定时器或计数器使用,并且都可以按照二进制或十进制来计数。
c.每个通道都有6 种工作方式,都可以通过程序设置或改变。
8253的部结构如图所示,它主要包括以下几个主要部分:
图3.2.5 8253的部结构
a.数据总线缓冲器
实现8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器,用以传送CPU向8253的控制信息、数据信息以及CPU从8253读取的状态信息,包括某时刻的实时计数值。
b..读/写控制逻辑
控制8253的片选及对部相关寄存器的读/写操作,它接收CPU发来的地址信号以实现片选、部通道选择以及对读/写操作进行控制。
c.控制字寄存器
在8253的初始化编程时,由CPU写入控制字,以决定通道的工作方式,此寄存器只能写入,不能读出。
d.计数通道0#、1#、2#:
这是三个独立的,结构相同的计数器/定时器通道,每一个通道包含一个16位的计数寄存器,用以存放计数初始值,一个16位的减法计数器和一个16位的锁存器,锁存器在计数器工作的过程中,跟随计数值的变化,在接收到CPU发来的读计数值命令时,用以锁存计数值,供CPU读取,读取完毕之后,输出锁存器又跟随减1计数器变化。
音乐播放器工作于方式3:方波发生器
当装入初值后,在GATE上升沿启动计数,OUT 输出高电平;当计数完成一半时,OUT输出低电平。
计数过程:
当把方式3的控制字写入控制字寄存器后,输出端OUT变成高电平,作为初始电平。再将计数初值写入计数初值寄存器CR中,再经过一个时钟周期,计数初值被移入计数执行单元CE中,从下一个时钟脉冲开始作减1 计数,方式3的计数过程分为两种情况:
第一种情况:计数初值为偶数,当作减1计数减到N/2时,输出端OUT端变成低电平,减到0时,输出端OUT变成高电平,并重新从初值开始新的计数过程。若GATE为高电平,则一直重复同样的计数过程。可见,输出端OUT输出连续的方波,故称方波发生器。
第二种情况:计数初值为奇数,当作减1计数减到(N+1)/2以后,输出端OUT 变成低电平,减到0时,输出端OUT又变成高电平。并重新从初值开始新的计数过程。这时输出端的波形为连续的近似方波。
门控信号的影响
工作在方式3时,门控信号GATE的功能与工作方式2一样,即GATE 为高电平时,允许计数;GATE为低电平时停止计数。GATE引脚上的信号从低电平跳到高电平时,将会重新把计数初值寄存器CR中的容移入计数执行单元CE中,并以新装入的值重新开始计数。