微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)數(shù)字錄音機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、鄭州科技學(xué)院微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目 數(shù)字錄音機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目 錄1引言12 設(shè)計(jì)方案與論證22.1設(shè)計(jì)方案2 2.2設(shè)計(jì)的論證23 設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明 34 調(diào)試與結(jié)果測(cè)試105 總結(jié) 12參考文獻(xiàn)14附錄1：總體電路原理圖15附錄2：元器件清單161引言 通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253和并行輸入輸出8255的基本工作原理和編程使用方法；進(jìn)一步掌握a/d轉(zhuǎn)換器與d/a轉(zhuǎn)換器的使用方法； 了解錄音機(jī)的基本工作原理，掌握其內(nèi)部連接方式。本次課程設(shè)計(jì)的主題研究思想是利用微機(jī)原理與接口技術(shù)知識(shí),掌握數(shù)字錄音技術(shù)的基本原理.利用8253芯片,8255芯片,adc0809芯片和dac0832

2、芯片實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換.8253設(shè)置成方式0,記數(shù)為200個(gè),利用pa0查詢電平變化,控制錄音和放音時(shí)間.達(dá)到數(shù)字錄音的目的.可廣泛應(yīng)用于數(shù)字錄音領(lǐng)域.因此它具有一定的實(shí)用價(jià)值和開(kāi)發(fā)價(jià)值。數(shù)字錄音機(jī)有一定的市場(chǎng)前景和研究領(lǐng)域。微機(jī)原理和接口技術(shù)是一門實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，其中很多的原量、規(guī)則、現(xiàn)象等僅僅靠學(xué)習(xí)教科書(shū)是無(wú)法完全掌握的，必須通過(guò)實(shí)踐才能比較直觀和深刻的理解。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以讓學(xué)生體驗(yàn)分析問(wèn)題、提出解決方案、通過(guò)編程等手段實(shí)現(xiàn)解決方案、不斷調(diào)試最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求的全過(guò)程，從而幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握微機(jī)原理的接口技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，達(dá)到將知識(shí)融會(huì)貫通的目的。 主要特點(diǎn)： 微結(jié)微機(jī)原

3、理和接口技術(shù)教材的重點(diǎn)內(nèi)容編寫(xiě)，涵蓋課程的主要知識(shí)點(diǎn)，具有通用性，適合開(kāi)設(shè)計(jì)課程的不同學(xué)校采用。 對(duì)課程設(shè)計(jì)的原理有比較詳細(xì)的描述，課程設(shè)計(jì)的步驟循序漸進(jìn)，便于學(xué)生獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)。2 設(shè)計(jì)方案與論證設(shè)計(jì)方案及論證如下: 本課題設(shè)計(jì)可采用單獨(dú)的硬件設(shè)計(jì)，也可以軟件與硬件結(jié)合設(shè)計(jì)；后者的設(shè) 計(jì)方案較為合適,能夠達(dá)到微機(jī)原理與接口技術(shù)的目的。 單獨(dú)使用硬件來(lái)完成此設(shè)計(jì)，所使用的硬件材料較多，且不便于調(diào)試，而且 設(shè)計(jì)復(fù)雜，相對(duì)于用軟件和硬件想結(jié)合而言，后者較為合適。 由于我們上一期學(xué)的課程是微機(jī)原理與接口技術(shù)課程，掌握了一定的微機(jī)原 理與接口技術(shù)知識(shí)；所以此設(shè)計(jì)采用硬件與軟件結(jié)合設(shè)計(jì)，配合通用微機(jī)接

4、口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)此設(shè)計(jì)及此設(shè)計(jì)功能，與此同時(shí)也可以對(duì)此門課程加深理解和鞏固。為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。閃速處理器km29n32000數(shù)字信號(hào)處理器adsp-2181a/d和d/a轉(zhuǎn)換器ad73311語(yǔ)音輸入 語(yǔ)音輸出 lcd顯示器 圖2-1數(shù)字錄音機(jī)設(shè)計(jì)框圖3設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明3.1 設(shè)計(jì)原理 圖3-1單片機(jī)控制電路原理圖 將傳感器（話筒）接t2，由話筒傳入語(yǔ)音電信號(hào)，把代表語(yǔ)音的電信號(hào)傳送給adc0809。a/d轉(zhuǎn)換芯片通道2（in2），片選信號(hào)cs低電平有效接微機(jī)通用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)箱地址298h,由298h地址信號(hào)控制,低電平表示adc0809芯片被選中. 利用可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82

5、53，由clk0計(jì)數(shù)時(shí)鐘，輸入時(shí)鐘頻率1mhz，再由gate0門控信號(hào)接+5v，通過(guò)gate0端控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)計(jì)數(shù)和停止計(jì)數(shù)操作；cs片選信號(hào)接實(shí)驗(yàn)箱地址280h；同理,cs低電平有效,若280h為低電平,表示8253芯片被選中.out0接pa0；時(shí)間到或者計(jì)數(shù)結(jié)束輸出引腳，將8253設(shè)置成方式0。計(jì)數(shù)值為200（定時(shí)0.2ms）。 再利用8255pa0查詢out0電平，高電平表示定時(shí)時(shí)間到，cs片選信號(hào)接實(shí)驗(yàn)箱288h，由它輸入。d/a轉(zhuǎn)換器的輸出端下接喇叭。cs片選信號(hào)接地址292h。 總體思想為：以每秒鐘5000次的速率（以8253作為定時(shí)）in2采集輸入的語(yǔ)言數(shù)據(jù)并存入內(nèi)存。共采集6

6、0000個(gè)數(shù)據(jù)（錄12秒鐘），然后以同樣的速率將數(shù)據(jù)送入dac0832使喇叭發(fā)聲（放音），達(dá)到數(shù)字錄音、放音的效果。3.2 設(shè)計(jì)功能說(shuō)明 （ 1）主程序主程序的主要任務(wù)是對(duì)8253、8255a進(jìn)行初始化，實(shí)現(xiàn)錄、放音的功能調(diào)用。8253初始化設(shè)置8253在程序中設(shè)置成方式0，計(jì)數(shù)200，定時(shí)0.2ms 8253工作方式控制字：10000000b，即10h；選擇通道0，方式0，只讀寫(xiě)的、低8位設(shè)8253輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率為 1mhz計(jì)數(shù)初值=0.2 ms/0.001ms=200控制字端口地址為：81h計(jì)數(shù)器0端口地址為：80h8255a初始化設(shè)置8255a控制字：10010000b，即90h；方

7、式0，a口輸入控制字端口地址為：85ha口地址為：84h調(diào)用錄、放音子程序首先dos功能調(diào)用，顯示錄音提示信息，然后bios功能調(diào)用，讀鍵盤(pán)緩沖區(qū)字符，等待鍵盤(pán)輸入，若無(wú)鍵按下，繼續(xù)等待；有鍵按下，則調(diào)用錄音子程序，錄音12秒。清除鍵盤(pán)緩沖區(qū)后，再進(jìn)行放音子程序的調(diào)用。（2）a/d錄放音子程序根據(jù)設(shè)計(jì)要求，adc0809要以每秒5000的速率采集語(yǔ)音數(shù)據(jù)，錄音12秒，因此共需采集500012=60000個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)器cx=60000。選擇in0通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集（d2=0、d1=0、d0=0），尋址a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)端口地址，cpu向in0通道執(zhí)行一條輸出指令，啟動(dòng)一次a/d轉(zhuǎn)換。尋址eoc狀態(tài)端口

8、地址，讀取eoc狀態(tài)，測(cè)試轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，未完則繼續(xù)等待，轉(zhuǎn)換完成后，則尋址adc0809轉(zhuǎn)換結(jié)果端口，cpu執(zhí)行一條輸入指令，取a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果。a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)端口地址：8ch轉(zhuǎn)換結(jié)果端口地址：90heoc狀態(tài)端口地址：94h（3）d/a放音子程序置數(shù)據(jù)區(qū)首址至si，計(jì)數(shù)器cx=60000。從數(shù)據(jù)區(qū)取數(shù)據(jù)，尋址dac端口地址，cpu執(zhí)行一條輸出指令，進(jìn)行d/a轉(zhuǎn)換。dac端口地址為：88h（4）延時(shí)子程序delay是延時(shí)0.2 ms的子程序 將8253計(jì)數(shù)器0的out0輸入到8255a端口，測(cè)試pa0是否為1，若不為1，則表示8253未計(jì)數(shù)完，繼續(xù)查詢，如果為1，則表示8253計(jì)數(shù)完成，定時(shí)時(shí)間

9、到。 開(kāi)始8253、8255a初始化顯示錄音提示信息等待鍵盤(pán)輸入有鍵按下嗎？調(diào)用錄音子程序顯示錄音提示信息等待鍵盤(pán)輸入序有鍵按下嗎？調(diào)用收音子程序是空格嗎？返回dosnynnyy圖3-2主程序流程圖開(kāi)始置數(shù)據(jù)區(qū)首地址至d1置循環(huán)初值cx=60000啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換測(cè)試轉(zhuǎn)換是否結(jié)束？讀eoc狀態(tài)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果存數(shù)據(jù)區(qū)尋址下一單元序延時(shí)0.2ms循環(huán)結(jié)束嗎？結(jié)束dosnyny圖3-3 錄音子程序流程圖開(kāi)始置數(shù)據(jù)區(qū)首地址至d1置循環(huán)初值cx=60000從數(shù)據(jù)區(qū)取數(shù)據(jù)尋址dacs1加1延時(shí)0.2ms循環(huán)結(jié)束嗎？子程序返回dosny發(fā)送到dac進(jìn)行d/a轉(zhuǎn)換并輸出圖3-4放音子程序流程圖設(shè)置8253為方式0

10、計(jì)數(shù)200查詢8255a的a口pa0為1嗎？子程序返回dosny圖3-5延時(shí)子程序4 調(diào)試與結(jié)果測(cè)試4.1 硬件的調(diào)試 接好實(shí)驗(yàn)箱,檢查芯片和導(dǎo)線是否完整,具體連接情況如下: 8255：cs8255接地址譯碼y1， pa0接8253的out0。 8253：cs8253接地址譯碼y0， clk0接1mhz脈沖， gate0接vcc。 dac0832：cs0832接地址譯碼y2， ub接speakinput。 adc0809：cs0809接地址譯碼y3， clk接1mhz脈沖， in2接micoutput。4.2 硬件的調(diào)試 運(yùn)行結(jié)果： 運(yùn)行程序，打開(kāi)開(kāi)關(guān)k0或按下鍵盤(pán)上任一鍵，顯示“record

11、.”開(kāi)始錄音，錄音結(jié)束后自動(dòng)播放，顯示“play”。播放過(guò)程，可以用k2控制停止，k3控制重放；幅度和放音增益由開(kāi)關(guān)（k4、k5、k6）指定。并且可以實(shí)現(xiàn)在88雙色點(diǎn)陣顯示器上顯示錄音和放音的粗略波形，紅色為放音，綠色為錄音。 程序調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法 在調(diào)試過(guò)程中，出現(xiàn)缺少提示信息的欄目，導(dǎo)致在運(yùn)行過(guò)程中不知道何時(shí)開(kāi)始錄音，何時(shí)開(kāi)始放音，如何設(shè)置重播音。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，馬上增加白提示信息，使程序在運(yùn)行過(guò)程中更加流暢，操作更加簡(jiǎn)單。7 總結(jié) 微機(jī)原理和接口技術(shù)是一門實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，其中很多的原量、規(guī)則、現(xiàn)象等僅僅靠學(xué)習(xí)教科書(shū)是無(wú)法完全掌握的，必須通過(guò)實(shí)踐才能比較直觀和深刻的理解。在進(jìn)行課

12、題設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以讓學(xué)生體驗(yàn)分析問(wèn)題、提出解決方案、通過(guò)編程等手段實(shí)現(xiàn)解決方案、不斷調(diào)試最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求的全過(guò)程，從而幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握微機(jī)原理的接口技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，達(dá)到將知識(shí)融會(huì)貫通的目的。 主要特點(diǎn)： 微結(jié)微機(jī)原理和接口技術(shù)教材的重點(diǎn)內(nèi)容編寫(xiě)，涵蓋課程的主要知識(shí)點(diǎn)，具有通用性，適合開(kāi)設(shè)計(jì)課程的不同學(xué)校采用。 對(duì)課程設(shè)計(jì)的原理有比較詳細(xì)的描述，課程設(shè)計(jì)的步驟循序漸進(jìn)，便于學(xué)生獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)。 實(shí)例豐富，既有小型的適合一個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成的項(xiàng)目，也有比較大型的適合團(tuán)隊(duì)完成的項(xiàng)目，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)的主題研究思想是利用微機(jī)原理與接口技術(shù)知識(shí),掌握

13、數(shù)字錄音技術(shù)的基本原理本。實(shí)驗(yàn)從硬件上講共有四個(gè)工作芯片，0809和0832負(fù)責(zé)信號(hào)數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換，8253是定時(shí)用的，8255則是讀取開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而決定工作狀態(tài)的，從軟件上講，共有錄音和放音兩個(gè)主要子程序，這兩個(gè)程序每執(zhí)行一次調(diào)用一次顯示程序，顯示聲信號(hào)的波形。通過(guò)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，我們鞏固了很多器件的使用方法，進(jìn)一步熟悉了試驗(yàn)箱的硬件結(jié)構(gòu)和匯編的調(diào)試方法。在本實(shí)驗(yàn)中，充分利用學(xué)過(guò)的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)能力，在了解了數(shù)字錄音技術(shù)的基本原理后，通過(guò)對(duì)a/d轉(zhuǎn)換器與d/a轉(zhuǎn)換器的使用，以及利用8253和8255芯片實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能，成功完成了數(shù)字錄音機(jī)的設(shè)計(jì)。測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，成功實(shí)現(xiàn)了12s的錄音及放音，達(dá)到

14、設(shè)計(jì)要求。在本次數(shù)字錄音機(jī)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)功能有12s錄音功能、放音功能、重復(fù)放音功能。課程設(shè)計(jì)使我們了解到數(shù)字錄音技術(shù)的基本原理，進(jìn)一步掌握a/d轉(zhuǎn)換器和d/a轉(zhuǎn)換器的使用方法，并鞏固和加深了匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的能力。參考文獻(xiàn) 1 楊素行.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用，北京，清華大學(xué)出版社，2004年 2 劉樹(shù)中.孫書(shū)膺，王春平.單片機(jī)和液晶顯示驅(qū)動(dòng)器串行接口的實(shí)現(xiàn)j.微計(jì)算機(jī)信息，2007 3 李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)m。北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2001 4 楊振江.智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的新器件及應(yīng)用m。西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001 5 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)j.北京:高等教育出版

15、社,1997. 6葛紉秋.實(shí)用微機(jī)接口技術(shù).高等教育出版社.2007 7何超.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.中國(guó)水利水電出版社.2007 8田艾平.微型計(jì)算機(jī)技術(shù).清華大學(xué)出版社.2005 9鄭嵐,王洪海.微機(jī)原理與接口技術(shù).北京理工大學(xué)出版社.2012附錄1：總體電路原理圖 附錄2：元器件清單 1:adc0809芯片 一塊. 2:dac0832芯片 一塊. 3:8253芯片 一塊. 4:8255芯片 一塊 5:通用微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱 一個(gè). 6:導(dǎo)線若干. 7:電腦 一臺(tái).附：調(diào)試程序代碼 asm程序：data segmentioportequ 01400h-0280hluportequ iop

16、ort+29ah ;錄音口地址fangportequ ioport+290h ;放音口地址io8253aequ ioport+283hio8253bequ ioport+280hio8255cequ ioport+28bhio8255dequ ioport+288hdata_qu db 60000 dup(?) ;錄音數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)區(qū)news_1 db press any key to record:,24h ;錄音提示news_2 db 0dh,0ah, playing:,24h ;放音提示data endscode segmentassume cs:code,ds:data,es:datab

17、egin:mov ax,data ;初始化 mov ds,ax mov es,ax mov dx,offset news_1 ;顯示錄音提示 mov ah,9 int 21htest_1: mov ah,1 ;等待鍵盤(pán)輸入 int 16h jz test_1 ;若不是則循環(huán)等待 call lu ;調(diào)用錄音子程序 mov dx,offset news_2 ;顯示放音提示 mov ah,9 int 21hfy: call fang ;調(diào)用放音子程序 mov ax,0c07h int 21h cmp al,20h jz fy mov ah,4ch ;返回dos int 21hlu proc near

18、 ;錄音子程序 mov di,offset data_qu ;置數(shù)據(jù)區(qū)首地址為di mov cx,60000 ;錄60000個(gè)數(shù)據(jù) cldxunhuan:mov dx,luport ;啟動(dòng)a/dout dx,alcall delay ;延時(shí)in al,dx ;從a/d讀數(shù)據(jù)到alstosb ;存入數(shù)據(jù)區(qū),使di加1loop xunhuan ;循環(huán)ret ;子程序返回lu endpfang proc near ;放音子程序 mov cx,60000 ;放60000個(gè)數(shù)據(jù) mov si,offset data_qu ;置數(shù)據(jù)區(qū)首地址為si cldfang_yin:mov dx,fangport l

19、odsb ;從數(shù)據(jù)區(qū)取出數(shù)據(jù) sub al,30h out dx,al ;放音 call delay ;延時(shí) loop fang_yin ;循環(huán) ret ;子程序返回fang endpdelay procnear ;延時(shí)子程序pushdxmoval,10h ;設(shè)8253通道0工作方式0movdx,io8253aoutdx,almoval,200 ;寫(xiě)入計(jì)數(shù)器初值200movdx,io8253boutdx,almovdx,io8255c ;設(shè)8255的a口為輸入moval,9bhoutdx,almovdx,io8255d ;從8255的a口輸入delay1:inal,dxandal,1 ;判斷p

20、a0是否為1jzdelay1 ;若pa0不為1,轉(zhuǎn)de_laypopdxret ;子程序返回delay endpcode endsend begincpp程序：#include#include#include apiex.h#pragma comment(lib,apiex.lib)void lu();/*錄音函數(shù)*/void fang();/*放音函數(shù)*/void de_lay();/*延時(shí)函數(shù)*/int i;byte *ii;void main()printf(-exp22_13_lyj-n);printf(1. mic = j2n);printf(2. i/o (298-29f) = 0

21、809 (cs)n);printf(3. (jump 2 to 3) of jp2n);printf(4. speaker = j1n);printf(5. i/o (290-297) = 0832 (cs)n);printf(6. 8253 (clk0) = (1mhz) or (2mhz)n);printf(7. tpc (+5v) = 8253 (gate0)n);printf(8. 8253 (out0) = 8255 (pa0)n);printf(9. i/o (280-287) = 8253 (cs)n);printf(10. i/o (288-28f) = 8255 (cs)n);printf(press any key to begin!nn);getch();if(!startup()/*打開(kāi)設(shè)備*/printf(error: open device error!n);return;ii = (byte *)malloc(60000);/*分配空間用于存放錄音數(shù)據(jù)*/if(!ii)printf(no