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微机原理数字录音机课程设计教程文件
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
完成时间2012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、基本要求
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;要求用开关K0控制开始,K2停止,K3控制重放,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。
利用可编程定时/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
2012年12月30日至2013年1月4日
指导教师:
教研室主任:
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利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.利用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设置成方式0,记数为200个,利用PA0查询电平变化,控制录音和放音时间.达到数字录音的目的.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,必须通过实践才能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、不断调试最终达到设计要求的全过程,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,达到将知识融会贯通的目的。
主要特点:
微结微机原理和接口技术教材的重点内容编写,涵盖课程的主要知识点,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详细的描述,课程设计的步骤循序渐进,便于学生独立完成课程设计。
实例丰富,既有小型的适合一个学生独立完成的项目,也有比较大型的适合团队完成的项目,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/定时器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
根据设计要求,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、定时计数器8253、可编程并行I/O接口8355A及译码器74LS138。
设计过程可简述为:
利用传感器和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用作定时,定时0.2ms,设置成方式0,计数初值为200。
8253计数器0的OUT0与8255A的PA0连接,利用PA0查询OUT0电平,如果为高点平则表示定时时间到。
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知道转换已完成,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寄存器均处于选通状态,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时,工作于方式0,与8255A连接使用完成定时操作。
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,当计数完成时,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,判断计数是否完成。
计数完成,则表示定时时间到。
(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,能够达到微机原理与接口技术的目的.
2、单独使用硬件来完成此设计,所使用的硬件材料较多,且不便于调试,而且设计复杂,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SPEAKINPUT。
ADC0809:
CS0809接地址译码Y3,
CLK 接1MHz脉冲,
IN2 接MICOUTPUT。
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,低电平表示ADC0809芯片被选中.利用可编程定时/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,表示8253芯片被选中.OUT0接PA0;时间到或者计数结束输出引脚,将8253设置成方式0。
计数值为200(定时0.2mS)。
再利用8255PA0查询OUT0电平,高电平表示定时时间到,CS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作为定时)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),达到数字录音、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4.1ADC0809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。
①ADC0809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的模拟电压进行比较,若Vi大于等于V0保留SAR中该位的1;若Vi小于V0则该位清0。
经过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D7~D0输出,同时发出EOC转换结束信号。
②ADC0809引脚功能如下:
IN0~IN7:
8路模拟输入通道。
D0~D7:
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,要求信号宽度>100n
OE:
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,这三个引脚上所加电平的编码为000~111,分别对应IN0~IN7,例如,当ADDC=0,ADDB=1,ADDA=1时,选中IN3通道。
ALE:
地址锁存允许信号。
用于将ADDA~ADDC三条地址线送入地址锁存器中。
EOC:
转换结束信号输出。
转换完成时,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,要求时钟频率不高于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DAC0832
图4.2ADC0809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
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