计算机硬件技术基础课程设计电子琴设计学院名称：自动化学院学院名称：自动化学院专业：自动化专业班级： ******** 学号： 2011**** ： ****学号： 2011**** ： ******学号： 2011**** ： ******学号： 2011**** ： ****评分：教师： ****目录目录 (I)摘要 (II)1 电子琴设计原理......................................................... - 0 -1.1音阶频率对应关系................................................. - 0 -1.2音阶对应频率所转换的十进制数..................................... - 0 -2 软件设计总体方案及流程图............................................... - 1 -2.1键盘扫描程序：................................................... - 1 -2.2功能转移程序：................................................... - 1 -2.3琴键处理程序：................................................... - 1 -2.4自动播放歌曲程序：............................................... - 1 -2.5 简要流程图....................................................... - 2 -2.6 简要流程图（子程序）............................................. - 3 -3 硬件电路介绍........................................................... -4 -3.1 8255A简介....................................................... - 4 -3.2 8254简介........................................................ - 4 -3.3 键盘简介......................................................... - 5 -3.4 扬声器控制模块................................................... - 6 -3.5 系统电路图....................................................... - 6 -3.6 实物电路图接线................................................... - 7 -3.7 按键操作说明..................................................... - 7 -4 总结................................................................. - 8 -5 附录................................................................. - 9 -5.1心得体会......................................................... - 9 -5.1.1 心得体会（）：.............................................. - 9 -5.1.2 心得体会（）：............................................. - 10 -5.1.3 心得体会（）：............................................. - 11 -5.1.4 心得体会（）.............................................. - 12 - 5.2程序.......................................................... - 14 -摘要计算机技术的飞速发展，加快了人类进入信息社会的步伐，改变了世界，改变了人们的工作、学习和生活，对社会发展产生了广发而深远的影响。

计算机技术在其他领域中的应用，极促进了个学科的发展。

有效掌握计算机技术保证了我们可以掌握最先进、最有效的研究开发手段，并影响我们所从事学科的发展。

因此，计算机技术基础是我们工科大学生必须掌握的、最重要的基础之一。

电子琴是高科技在音乐领域的一个代表，它是古典文化与现代文明的一个浓缩体。

它不但可以帮助我们的音乐教师进行传统音乐文化的教育教学工作，而且由于它又具备现代音乐，特别是电子音乐、电脑音乐的基本结构、特征，因而使我们的教师在进行现代音乐、电子音乐、电脑音乐的教学时，更直接、更简便。

我们此次计算机硬件技术课程设计便是利用计算机硬件技术基础课程中所学到的知识来设计一个具有若干功能的电子琴！关键字：计算机硬件技术电子琴具体分工：1 电子琴设计原理一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，即可构成我们所想要的音乐了。

当然对于8254来说，产生不同的频率非常方便，我们可以利用8254的定时/计数器来产生这样方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系弄正确即可。

该电子琴以8255、8254作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个弹奏按键、1个暂停键/预制播放键、1个终止键和扬声器。

1.1音阶频率对应关系表1 音阶频率对应表在本设计中，实验箱采用47KHZ 的时钟频率，所以对应音阶频率所对应的十进制数为X=470000/Y ，Y 为不同音阶所对应的频率，最终转换如下表所示1.2音阶对应频率所转换的十进制数2 软件设计总体方案及流程图2.1键盘扫描程序：检测是否有键按下，有键按下则记录按下键的键值，并跳转至功能转移程序；无键按下，则返回键盘扫描程序继续检测。

2.2功能转移程序：对检测到得按键值进行判断，是琴键则跳转至琴键处理程序，是功能键则跳转至相应的功能程序，我们设计的功能程序有两种，即音色调节功能和自动播放乐曲功能。

2.3琴键处理程序：根据检测到得按键值，查询音律表，给计时器赋值，使发出相应频率的声音。

2.4自动播放歌曲程序：检测到按键按下的是自动播放歌曲功能键后执行该程序，电子琴会自动播放事先已经存放好的歌曲，歌曲播放完毕之后自动返回至键盘扫描程序，继续等待是否有键按下。

2.5 简要流程图图1 简要流程图2.6 简要流程图（子程序）图2简要流程图（子程序）3 硬件电路介绍3.1 8255A简介8255A是一种使用单一的+5V电源、40引脚双列直插式的大规模集成电路芯片，并且是一种通用可编程并行I/O接口芯片。

8255部有3个8位的输入、输出数据端口，即A口，B口和C口。

它们均可通过编程设定为输入、输出，且都有数据锁存功能。

C口可通过编程分为2个4位的输入/输出口，每个4位口均可单独设定为输入口或输出口，用于传送数据。

且根据其控制字的不同，8255有三种不同的工作方式，方式0，方式1，方式2。

在本次设计中8255采用方式0 ：基本输入输出方式。

图3 8255A的方式控制字3.2 8254简介8254是可编程定时器/计数器。

每个8254芯片有3个独立的16位计数器通道，每个计数器有6种工作方式，都可以按二进制或十进制计数。

8254的方式控制字有两个，一个用来设置计数器的初值，称为控制字。

另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。

这两个控制字共用一个地址，由标识位来区分。

控制字格式如下图图4 8254的方式控制字3.3 键盘简介利用8255C口作为按键接入口，形成4×4组成16个按键矩阵，如下图所示图5 键盘接线图3.4 扬声器控制模块该扬声器控制模块由扬声器、与门、放大器组成，与门将来自8255和8254 的信号相与后经放大器、滤波电容送到扬声器。

图6 扬声器模块电路图3.5 系统电路图图7 系统电路图3.6 实物电路图接线PC4-PC7接键盘列信号，PC0-PC3接键盘行图8 电子琴实物接线图3.7 按键操作说明通过8255进行键盘扫描获取按键信息，根据所按的键1~7来对应不同的音调以及两个开关k1、k2来控制音阶，并定义初始为中音，并且当K1为1，K2为0的时候为低音，K2为1，K1为0的时候为高音，其他情况均视作中音。

D 键为播放/暂停键，E键终止。

4 总结为期2周的实习结束了，我们很好的完成了设计任务。

期间，我们学到了很多宝贵的经验和相关的计算机硬件技术知识。

在这次的计算机硬件技术基础课程设计中，汇编语言程序的编写以及原理图的设计占了很重要的部分。

对于零散的单元，通过硬件电路搭建、编程、调试，才能形成一个完整的系统。

我们必须深入到工程实践中，毕竟实践出真知。

同时，在本次课程设计中，我们还必须将书本中的知识很好的应用到实践中去。

经过课程设计，在查阅资料的过程中，学习了基于8254、8255来进行实物设计，将所学真正地应用实践之中，这对于以后的学习和工作都有很大的益处。

在设计的过程中，也遇到了一些困难，比如开始的时候，由于音频的计算不准确，导致弹奏的出来的声音很刺耳，在解决问题的过程中，对于音频有了深刻的认识，在后期，在增加功能模块时，由于程序存在的缺陷花费了大量的时间来调试程序和硬件电路。

现在课程设计要结束了，但它的影响却留存长久，它让我们自己动手，品尝成功的喜悦，激发了我们对实践的兴趣和热情，在很大程度上鼓舞了我们的学习决心，增强了我们的自信心，让我们以更大的勇气面对以后的学习和人生。

通过这次课程设计，我深刻的认识到了，理论知识和实践相结合是教学环节中相当重要的一个环节，只有这样才能提高我们的实际操作能力，并且从中培养我们独立思考、用于克服困难、团队协作的精神。

5 附录5.1心得体会5.1.1 心得体会（****）：开学第一周就进入到计算机硬件的课程设计之中，由于我平时喜爱音乐，所以这次计算机硬件课程设计我们组做的是“电子琴”这个项目，并且由我担任组长。