基于8255的8LED显示录音回放机设计报告

1、精选优质文档-倾情为你奉上通信与信息工程学院2016/2017学年 第 二 学期软件设计 实验报告模 块 名 称 51单片机的软件设计 专 业 通信工程 学 生 班 级 学 生 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 梅霆 林建中 叶玲 设计题目基于8255的8LED显示录音回放机设计任务要求语音录放机：采用话筒放大器，A/D采样，RAM存储，D/A和功放和喇叭回放语音。实验设备及软件计算机、Protues以及Keil软件同组人员学号及姓名参考文献单片机原理及应用教程（第三版）微型计算机原理与接口技术报告内容1、 设计要求本软件课程设计是在理论课程的基础上，重点培养学生的动手能力，通过理论计算

2、、实际编程、调试、测试、分析查找故障，解决在实际设计中的问题，使设计好的电路能正常工作。在此基础上根据实验大纲提供的题目，任选一题，实现其功能。有能力的同学可以超出题目要求发挥设计。根据提供的参考工程，在proteus平台自己重新画出实验所需要的电气原理图，并在此基础上编写相对应的程序，实现其功能，学习proteus软件的使用，其中包括原理图器件的选取、原理图的电气连接、程序的编写编译以及运行，并能查出其错误等。发挥部分在完成本人选题的前题下，具有新内容的自主发挥，并取得良好效果。录音机类实验中需要录取的信源，可以用单片机或者信号发生器产生。 基本要求：1 把需要录取的信号用AD转换器采样并存

3、储在SRAM中。2 在一组数码管或LCD上显示采样速率和录音时间（秒），以及信号相关参数。3 用D/A转换器回放录音信号，通过喇叭过模拟示波器显示。4 在一组数码管或LCD上显示回放的播放时间或信号强度。发挥部分：1 用功能键可分别设定录音和放音的采样速率。2 多段录音管理。3 任意组合播放。动态显示格式：自定2、 设计流程图读取数据A/D转换Y开始系统初始化键盘扫描显示时间Flag1=1A/D转换储存数据Flag2=1YN系统主流程图YNYNYNYNYYY读取6264前半部分数据读取6264后半部分数据D/A转换D/A转换Key2=1Key3=1写入6264前半部分写入6264后半部分有键按

4、下？开始初始化25HzA/D转换100HzA/D转换Key4=1key1=1Key3=1NN键盘流程图3、 设计原理（1） Proteus以及Keil软件使用方法（1） Proteus Proteus提供了30多个元器件库、7000余种元器件。可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能。（2） Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。应用Keil进行软件仿真开发的主要步骤为：编写源程序并保存，注意保存时必须在

5、文件名后加上扩展名.asm（.a51）或.c；选择菜单Project-New Project，建立新工程并保存（保存时无需加扩展名，也可加上扩展名.uv2）；工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框，选择CPU（89c51）后点确定返回主界面；工程管理窗口的文件页（Files）会出现“Target1”，将其前面+号展开；选择Source Group1，右击鼠标弹出快捷菜单，选择“Add File to Group Source Group1”；出现一个对话框，加入之前编写好的源文件，点close返回主界面；展开“Source Group1”前面+号，就会看到所加入的文件，双击文件名，即可打开该源

6、程序文件；选择工程管理窗口的Target1，再选择Project-Option for TargetTarget1（或点右键弹出快捷菜单再选择该选项），打开工程属性设置对话框；在Output选项卡中选中“Creat Hex Fi”；工程设置后按F7键（或点击编译工具栏上相应图标）进行编译/汇编、连接以及产生目标文件。调试方法：选择菜单Debug-Start/Stop Debug Session（或按Ctrl+F5键）进入程序调试状态；根据具体情况选择单步执行（按F11或选择Debug-Step）、过程单步执行（按F10或选择Debug-Step Over）、全速执行等多种运行方式进行程序调试；

7、如果发现程序有错，可采用在线汇编功能对程序进行在线修改（Debug-Inline Assambly），不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译/汇编和连接、然后再次进入调试状态的步骤；对于一些必须满足一定条件（如按键被按下等）才能被执行的、难以用单步执行方式进行调试的程序行，可采用断点设置的方法处理（Debug-Insert/Remove Breakpoint或Debug-Breakpoints等）。（二）实验设计器件原理（1） A/D转换电路 ADC0804 为一只具有20引脚8位CMOS 连续近似的A/D 转换器引脚功能说明:1. PIN1 (CS )：Chip Select

8、，与RD、WR 接脚的输入电压高低一起判断读取或写入与否，当其为低位准(low) active。2.PIN2 ( RD )：Read。当CS 、RD 皆为低位准(low) 时，ADC0804 会将转换后的数字讯号经由DB7 DB0 输出至其它处理单元。3. PIN3 (WR )：启动转换的控制讯号。当CS 、WR 皆为低位准(low) 时ADC0804 做清除的动作，系统重置。当WR 由01且CS 0 时，ADC0804会开始转换信号，此时INTR 设定为高位准(high)。4. PIN4、PIN19 (CLK IN、CLKR)：频率输入/输出。频率输入可连接处理单元的讯号频率范围为100 k

9、Hz 至800 kHz。而频率输出频率最大值无法大于640KHz，一般可选用外部或内部来提供频率。若在CLK R 及CLK IN 加上电阻及电容，则可产生ADC 工作所需的时序，其频率约为：100kHz5. PIN5 ( INTR )：中断请求。转换期间为高位准(high)，等到转换完毕时INTR 会变为低位准(low)告知其它的处理单元已转换完成，可读取数字数据。6. PIN6、PIN7 (VIN(+)、VIN(-)：差动模拟讯号的输入端。输入电压VINVIN(+) VIN(-)，通常使用单端输入，而将VIN(-)接地。7. PIN8 (AGND):模拟电压的接地端。电路图如下：（2） D/

10、A转换电路DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片，由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。引脚功能：D0D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）

11、有效；WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换；IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V+15V；VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V+10V；AGND：模拟信号地；DGND：数字信号地。（3）89c51+

12、825589c51内部结构为：单一+5V电源供电；CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一对全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12M。8255特点：(1)一

13、个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口. (2)具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。 CS:芯片选择

14、信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输. RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。 D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。 PA0PA7:端口A输入输出

15、线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入锁存器。 PB0PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器一个8位的输入输出缓冲器。 PC0PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。' A1,A0:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器. 当A1=0,A0=0时,PA口被选择; 当A1=0,A0=1时,PB口被选择; 当A1=1,A0=0时,PC口

16、被选择; 当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择.（4）8LED（4） 功能键依次是：采样、回放、多段录音、改变频率（5） SRAM 62646264的容量为8KB，是28引脚双列直插式芯片，采用CMOS工艺制造。引脚功能如下：A12A0:，可寻址8KB的。D7D0:数据线，双向，三态。OE:读出允许信号，输入，低电平有效。WE:写允许信号，输入，低电平有效。CE1:1，输入，在读/写方式时为低电平。CE2:2，输入，在读/写方式时为高电平。VCC:+5V工作电压。GND:信号地。（6） 锁存器74HC573 74LS573 的八个锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将

17、随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。4、 仿真结果（） 普通采样LED左半部分为记时，右半部分为信号幅度；黄色波形为需要收录的模拟信号。（） 普通回放蓝色波形为之前录音的回放（） 改变频率（） 多段录音（） 多段录音回放松开多段录音键，回放内容为之前改变频率的录音内容;5、 心得体会历时两星期的软件设计结束了。通过本次实验周，我学会了利用Proteus平台画出实验所需要的硬件原理图，并通过理论计算，在Keil平台上实际编程、调试、测试、分析查找故障，解决在实际设计中的问题，

18、使设计好的电路能正常工作。为了能吃透每种芯片的具体功能与使用方法，我不仅再次认真学习了单片机的书本中89c51部分，还把微机原理拿出来，仔细研究了8255I/O口及其工作方式。研究过各部分功能及所需要的芯片后，我以为就能够顺利完成设计，没有想到，真正的难题才刚刚开始。在我最初的设计中，89c51与8255连接为主体部分，A/D转换电路与D/A转换电路参考了网络上的资料，SRAM6264及其扩展按照单片机书本上连接，表面上看起来完全没有问题。编程使用C语言在Keil平台上完成，有的参考了网络资料，有的自己编写，并请班里的学霸帮忙检查过，看起来也没有问题。但在仿真过程中，89c51的P0，P1，P

19、2口以及A/D转换电路的输出均为高电平，8LED能够正常显示但示波器没有输出波形，这让我百思不得其解。在这样的瓶颈处卡了一天后，我只能向当时的值班老师求助。那天晚上恰巧是林建中老师值班，林老师大致了解了我的设计思路后，给出了他的建议。添加锁存器，将我需要的电平锁存，再传入相关模块；并且在程序中手动命令各模块的使能端置“0”或置“1”，防止再出现之前的数据信息与地址混乱的情况。受到林老师建议的启发，我在原有设计的基础上又添加了三个74HC573锁存器并修改了代码，将89c51与8255的各个I/O口都利用起来，这才让A/D转换电路与D/A转换电路正常工作。但这个时候我又面临了另一个问题：8LED显示不稳定了。这与8LED的动态扫描有关。程序需要对它进行不断地刷写，而同时还需要处理功能键按下这样的中断程序，因而8LED就变得不太稳定，时常闪烁。但由于时间关系，实验周临近尾声，我只能带着这样的作品请老师验收成果。软件设计就这样结束了。这次的软件设计实验周给我的感觉与以前的非常不同。之前的