微机原理数字录音机课程设计.doc
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1、郑州科技学院微机原理课程设计 题 目 数字录音机 学生姓名 XX 专业班级 10计算机科学与技术3班 学 号 X 所 在 系 信息工程学院 指导教师 完毕时间 2023 年 1 月 4 日 郑 州 科 技 学 院微机原理课程设计任务书题目 数字录音机 专业 X 班级 3班 学号X姓名 X 一、基本规定将声传感器MIC接J2,把代表语音的电信号送给ADC0809通道2;D/A转换器的输出端通过K8跳线接喇叭。编程,以8KHz的速率采集IN2输入的语音数据并存入内存,共采集64000个数据(录8秒),然后再以规定的速率和幅度将数据送DAC0832使喇叭发声;规定用开关K0控制开始,K2停止,K3控
2、制重放,也可用键盘控制启停。二、设计任务按图连接好线路,将传感器(话筒)接T2,由话筒传入语音电信号,把代表语音的电信号传送给ADC0809。运用可编程定期/计数器8253,由CLK0计数时钟,输入时钟频率1MHz,再由GATE0门控信号接+5V,通过GATE0端控制计数器的启动计数和停止计数操作;CS片选信号接实验箱地址280H。三、设计时间2023年12月30日至2023年1月4日 指导教师: 教研室主任: 目 录摘要1引言21. 实验目的32.课题设计内容43.设计方案及论证64.系统设计74.1 硬件设计74.1.1 数字录音电路工作原理74.1.2 芯片简介及管脚功能介绍84.2具体
3、实现方法154.2.1实现该声音录放系统功能154.2.2 调试程序205.分析与总结25致谢27附 录28附1:元件清单28附2:程序清单28 微机原理数字录音机课程设计摘要 本次课程设计的主题研究思想是运用微机原理与接口技术知识,掌握数字录音技术的基本原理.运用8253芯片,8255芯片,ADC0809芯片和DAC0832芯片实现电信号与数据信号的转换.8253设立成方式0,记数为200个,运用PA0查询电平变化,控制录音和放音时间.达成数字录音的目的.可广泛应用于数字录音领域.因此它具有一定的实用价值和开发价值。数字录音机有一定的市场前景和研究领域。关键词:数字录音 A/D转换 D/A转
4、换引言 微机原理和接口技术是一门实践性强的学科,其中很多的原量、规则、现象等仅仅靠学习教科书是无法完全掌握的,必须通过实践才干比较直观和深刻的理解。在进行课题设计的过程中,可以让学生体验分析问题、提出解决方案、通过编程等手段实现解决方案、不断调试最终达成设计规定的全过程,从而帮助学生系统地掌握微机原理的接口技术的相关知识,达成将知识融会贯通的目的。 重要特点: 微结微机原理和接口技术教材的重点内容编写,涵盖课程的重要知识点,具有通用性,适合开设计课程的不同学校采用。 对课程设计的原理有比较具体的描述,课程设计的环节循序渐进,便于学生独立完毕课程设计。 实例丰富,既有小型的适合一个学生独立完毕的
5、项目,也有比较大型的适合团队完毕的项目,不仅可以培养学生的动手能力,也有助于培养学生的团队意识。1. 实验目的实验目的:(1)了解数/模转换器的基本原理,掌握DAC0832芯片的使用方法;(2)了解模/数转换器的基本原理,掌握ADC0809芯片的使用方法;(3)掌握计数器/定期器8253和并行输入输出8255的基本工作原理和编程使用方法;(4)了解录音机的基本工作原理,掌握其内部连接方式。2.课题设计内容1、总体设计思想根据设计规定,本次数字录音机的汇编语言设计所需芯片有模数转换芯片ADC0809、数模转换芯片DAC0832、定期计数器8253、可编程并行I/O接口8355A及译码器74LS1
6、38。设计过程可简述为:运用传感器和ADC0809采集语音数据,以每秒5000的速率采集IN0输入的语音数据并存入内存,共采集数据60000个,即录音12秒。DAC0832进行数模转换,以同样的速率将数据送DAC0832使喇叭发声。8253用作定期,定期0.2ms,设立成方式0,计数初值为200。8253计数器0的OUT0与8255A的PA0连接,运用PA0查询OUT0电平,假如为高点平则表达定期时间到。用译码器74LS138对地址线进行译码以产生各接口芯片所需的信号。2、按图1连接电路,将声传感器接J2,把代表语音的电信号送给ADC0809通道2(IN2);D/A转换器的输出端通过K8跳线接
7、喇叭。 图2.1 硬件连接图3、各芯片的作用及工作方式(1)ADC0809在本次设计中的作用及工作方式ADC0809作数据采集用,用来采集12秒的语音信号并保存到相应的存储单元。对ADC0809的8个模拟通道,这里是用数据总线的低8位D2、D1、D0来控制ADC的通道选择信号ADDC、ADDB、ADDA,以实现选择其中之一模拟通道输入。在本次设计中,初始值为000(D2=0、D1=0、D0=0),即选择IN0通道进行数据采集,然后使ADC0809的ALE、START有效,START和ALE信号通过CPU向选中的通道口执行一条输出指令,启动A/D转换。转换结束后,发出EOC信号,当EOC为高电平
8、时,可供CPU查询,读取每次采集的A/D转换结果。当CPU知道转换已完毕,执行一条输入指令使OE信号有效,此时输出缓冲器被打开,数据送到数据总线。系统时钟经分频后接到ADC0809芯片的时钟引脚CLK上。(2)DAC0832在本次设计中的作用及工作方式在本次设计中,我使用的DAC0832采用直通方式与CPU连接,从硬件图中可以看出,该片DAC0832只有一个端口地址,即88H。DAC0832的ILE信号与+5V连在一起, 、WR1和WR2均接地,总是有效的,DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器均处在选通状态,只要CPU想88H端口执行一条输出指令,就会使XFER有效,CPU输出繁荣数字量就
9、会顺利通过DAC0832的两个寄存器,然后进行D/A转换,在运算放大器的输出端得到转换结果。(3)8253、8255A在本次设计中的作用及工作方式8253在本次设计中用作定期,工作于方式0,与8255A连接使用完毕定期操作。8255A采用工作方式0进行输入操作,工作方式0是8255A个端口的基本输入输出方式,CPU可从指定端口输入信息,也可向指定端口输出信息。当8253写入方式0控制字后,计数输出端OUT0立即变为低电平,并且在计数过程中一直保持低电平,当计数完毕时,OUT0输出变为高电平。8253计数器0的OUT0与8255A的PA0连接,因此可通过查询PA0是否为1,判断计数是否完毕。计数
10、完毕,则表达定期时间到。(4)74LS138在本次设计中的作用译码器74LS138对地址线进行译码以产生各接口芯片所需的信号3.设计方案及论证 设计方案及论证如下:1、本课题设计可采用单独的硬件设计,也可以软件与硬件结合设计。后者的设计方案较为合适,可以达成微机原理与接口技术的目的.2、单独使用硬件来完毕此设计,所使用的硬件材料较多,且不便于调试,并且设计复杂,相对于用软件和硬件想结合而言,后者较为合适。3、由于我们上一期学的课程是微机原理与接口技术课程,掌握了一定的微机原理与接口技术知识.所以此设计采用硬件与软件结合设计,配合通用微机接口实验系统实验箱实现此设计及此设计功能,与此同时也可以对
11、此门课程加深理解和巩固。为以后的学习和工作打下良好的基础.4.系统设计4.1 硬件设计 准备好实验箱,检查芯片和导线是否完整. 按图1连接线路.具体连接情况如下:8255:CS8255接地址译码Y1,PA0 接8253的OUT0。8253:CS8253接地址译码Y0,CLK0 接1MHz脉冲,GATE0 接VCC。DAC0832:CS0832接地址译码Y2,UB 接SPEAK INPUT。ADC0809:CS0809接地址译码Y3,CLK 接1MHz脉冲,IN2 接MIC OUTPUT。4.1.1 数字录音电路工作原理按图连接好线路,将传感器(话筒)接T2,由话筒传入语音电信号,把代表语音的电
12、信号传送给ADC0809。A/D转换芯片通道2(IN2),片选信号CS低电平有效接微机通用实验系统箱地址298H,由298H地址信号控制,低电平表达ADC0809芯片被选中.运用可编程定期/计数器8253,由CLK0计数时钟,输入时钟频率1MHz,再由GATE0门控信号接+5V,通过GATE0端控制计数器的启动计数和停止计数操作;CS片选信号接实验箱地址280H;同理,CS低电平有效,若280H为低电平,表达8253芯片被选中.OUT0接PA0;时间到或者计数结束输出引脚,将8253设立成方式0。计数值为200(定期0.2mS)。再运用8255PA0查询OUT0电平,高电平表达定期时间到,CS
13、片选信号接实验箱288H,由它输入。D/A转换器的输出端下接喇叭。CS片选信号接地址292H。总体思想为:以每秒钟5000次的速率(以8253作为定期)IN2采集输入的语言数据并存入内存。共采集60000个数据(录12秒钟),然后以同样的速率将数据送入DAC0832使喇叭发声(放音),达成数字录音、放音的效果。4.1.2 芯片简介及管脚功能介绍(1)、 A/D转换器ADC0809 图4.1 ADC0809构造ADC0809是CMOS工艺制成的双列直插式8位A/D转换芯片,内部采用逐次逼近原理,单极性,量程为0+5V。片内部有8路模拟开关,可控制选择输入8个模拟量之中的一个,并带有三态输出锁存缓
14、冲器,可直接与CPU总线连接,不需要外部锁存器,是应用较广泛的一种A/D转换芯片。ADC0809内部结构ADC0809内部由两部分电路组成:第一部分:8路模拟通道选择开关,地址锁存器和译码器。第二部分:比较器、8位逐次逼近寄存器SAR、8位开关树型D/A转换电路、控制逻辑、三态输出缓冲锁存器。工作原理:由ADDA、ADDB、ADDC及ALE选择8个模拟量之一,并通过通道选择开关加至比较器一端。由START信号启动A/D转换开始且SAR清0。在CLOCK的控制下,将SAR从高位逐次置1,并将每次置位后的SAR送D/A转换器转换成与SAR中数字量成正比的模拟量。DAC的输出加至比较器的另一端与输入
15、的模拟电压进行比较,若Vi大于等于V0保存SAR中该位的1;若Vi小于V0则该位清0。通过8次比较(8个CLOCK)后,SAR中的8位数字量即是结果。在OE有效时,将SAR中的8位二进制数输出至锁存器,并通过D7D0输出,同时发出EOC转换结束信号。ADC0809引脚功能如下:IN0IN7 :8 路模拟输入通道。D0D7 :8 位数字量输出端。START : 启动转换命令输入端,由 1 0 时启动 A/D 转换,规定信号宽度 100nOE :输出使能端,高电平有效ADDA 、ADDB 、ADDC : 地址输入线,用于选通 8 路模拟输入中的一路进入 A/D 转换。其中 ADDA 是 LSB 位
16、,这三个引脚上所加电平的编码为 000111 ,分别相应 IN 0 IN 7 ,例如,当 ADDC=0 , ADDB=1 , ADDA=1 时,选中 IN 3 通道。ALE :地址锁存允许信号。用于将 ADDAADDC 三条地址线送入地址锁存器中。EOC :转换结束信号输出。转换完毕时, EOC 的正跳变可用于向 CPU 申请中断,其高电平也可供 CPU 查询。CLK :时钟脉冲输入端,规定期钟频率不高于 640KHZ 。REF(+)、REF(-):基准电压,一般与微机接口时,REF(-)接 0V 或 -5V ,REF (+)接 +5V 或 0V 。(2)D/A转换器DAC 0832 图4.2
17、 ADC0809的工作图DAC0832是用COMS工艺制成的双列直插式8位D/A转换芯片,内部采用T型电阻网络,数字输入有输入寄存器和DAC寄存器两级缓冲,可以双缓冲、单缓冲或直接输入方式连接。片选信号:输入低电平有效,与ILE相配合,可对写信号 是否有效起到控制作用。ILE允许锁存信号:输入高电平有效。输入锁存器的锁存信号 由ILE, , 的逻辑组合产生。当ILE为高电平、 为低电平、 输入负脉冲时,在 端产生正脉冲。当 为高电平时,输入锁存器的状态随着数据输入线的状态变化, 的负跳变将数据线上的信息打入输入锁存器。 写信号1:输入低电平有效。当 , ,ILE均为有效时,可将数据写入8位输入
18、锁存器。写信号2:输入低电平有效。当其有效时,在传送控制信号 的作用下,可将锁存在输入锁存器的8位数据送到DAC寄存器。数据传送控制信号:输入低电平有效。当 , 均有效时,则在 端产生正脉冲。当 为高电平时,DAC寄存器的输出和输入锁存器的状态一致, 的负跳变将输入锁存器的内容打入DAC寄存器。基准电压输入端:可在10 V范围内调节。DI7DI0:8位数字输入量输入端。Iout1:DAC的电流输出1。当DAC寄存器各位均为1时,输出电流最大;当DAC寄存器各位均为0时,输出电流为0。Iout2 :DAC的电流输出2。 与 的和为一常数,一般单极性输出时 接地,在双极性输出时接运放。Rfb :反
19、馈电阻引脚。在DAC0832芯片内部有一个反馈电阻,可作为外部运算放大电路的反馈电阻用。3)芯片8253简介A: 8253管脚介绍及其功能如下: 图4.3 5253构造 8253内部结构数据总线缓冲器该缓冲器为 8 位双向三态的缓冲器, 8 根数据线 D 0 D 7 可直接挂在 CPU 数据总线上。读/写控制逻辑它是 8253 内部操作的控制部分,它决定三个计数器和控制字寄存器中哪一个能进行工作,并控制内部总线上数据传送的方向。控制字寄存器接受从 CPU 来的控制字,并由控制字的 D7 、D6 位的编码决定该控制字写入哪个计数器的控制寄存器,控制寄存器只能写入,不能读出。计数器8253 有 3
20、 个独立的计数器通道,每个通道的结构完全相同,如图 10.2 所示。每一个通道有一个 16 位减法计数器;尚有相应的 16 位初值寄存器和输出锁存器。每个计数器都可以对其 CLK 输入端输入的脉冲按照二进制或 BCD 码从预置的初值开始进行减 1 计数,当减至 0 时,从 OUT 端输出一个信号,计数的开始由软件启动或硬件门控信号 GATE 控制。计数开始前写入的计数初值存于初值寄存器;计数过程中,减法计数器的值不断递减,而初值寄存器中的初值不变。输出锁存器则用于写入锁存命令时锁定当前计数值。当 8253 用作计数器时,加在 CLK 引脚上脉冲的间隔可以是不相等的;当它用作定期器时,则在 CL
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