一设计任务描述
1.1设计题目：
简易电子琴设计
1.2设计目的
通过本学期对微机原理的学习，掌握的知识还停留在理论的上。但是这是一门实践性较强的课程，让学生在学完该课程之后，进行一次课程设计，使学生将课堂所学的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。
通过设计实践,培养学生查阅专业资料，工具书或参考书,了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。
通过设计，不但要培养和提高学生解决工程具体问题,动脑动手的技术工作能力，而且还要逐步建立科学正确的设计和科研思想，培养良好的设计习惯，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。具体要求如下：
(1)可以弹出7个音阶；
(2)弹奏简短音乐；
(3)通过改变键盘输入来改变8254输出频率，实现扬声器发音。
1.3设计要求
1、总体内容：设计简易电子琴，能发出至少7种音阶；
2、接口设计：根据题目和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路,并在实验系统上完成电路的连接和调试通过；
3、程序设计：要求画出程序框图,设计出全部程序并给出程序设计说明和程序注释；
4、前期完成的实验有：8255并行接口实验。
1.4简易电子琴
电子琴简单功能实现以及利用由8255芯片控制的小键盘（含数码管、键盘阵列）实现控制电子琴。主程序由电子琴和键盘控制的两个程序有机组成，两个程序简单拼凑在一起是不能实现的。经过实际调试和修改，将原电子琴程序改为2个子程序：start（实现播放音阶）和delay（实现播放音阶时延时）；将原键
盘控制程序改为1个主程序：ccscan(实现键盘扫描)。
各个子程序通过寄存器通信，寄存器存有当前输入的键盘码，同时为电子琴和键盘控制两子程序服务。调试后，主程序能实现课程设计要求的功能。
二设计概要
2.1设计内容
本次课程设计的内容为简易电子琴的设计与实现，利用8255将键盘输出值返回CPU，CPU通过分析命令8254输出相应频率的方波波形，再经过扬声器发出声音。
由于PC计算机的时钟晶振为1.1931816MHz，可以利用微机实验箱里面的发生单元发出声音。
表2.1 各音阶标称频率值：
2.2设计环境与器材
（1）PC计算机一台
用于对程序的编译测试等，实现对实验设备进行控制，提供整个程序的运行平台，并且收集和释放硬件信号，实现程序功能。
（2）微机原理实验箱一台
此设备提供了8255、8259等必要芯片。并且能通过接受计算机传来的信息，实现相应的功能。
（3）导线若干条
用于电路和芯片之间的连接。
2.3主要芯片功能
2.3.1 8255主要功能
8255 可编程外围接口芯片是Intel 公司生产的通用并行I/O 接口芯片，它具有A、B、C 三个并行接口，并行接口是以数据的字节为单位与I/O 设备或被
控制对象之间传递信息。CPU 和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8 位、16 位、32 位等。用+5V 单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图2.1所示：
图2.1 内部结构及引脚
如图2.1所示,D0～D7为双向数据信号线,用来传送数据和控制字。
为读信号线，与其他信号线一起实现对8255接口的读操作。通常接系统总线的信号。
为写信号线，与其他信号一起实现对8255的写操作，通常接系统总线的。
为片选信号线，当它为低电平时，才能选中该8255芯片，也才能对8255进行操作。
A0、A1为口地址选择信号线。本次设计使其分别与系统总线的XA1、XA2相连，它们的不同编码可分别寻址3个口和一个控制寄存器，具体规定如下：
A1A0选择
0 0 A口
0 1 B口
1 0 C口
1 1 控制寄存器
RESET:复位输入线，当该输入端外于高电平时，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:片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯。
RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，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，允许CPU将数据或控制字写8255。
D0～D7:三态双向数据总线，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。
PA0～PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。
PB0～PB7: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。
PC0～PC7: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。
这里的8255接口所占地址范围为0640H～067FH。当对8255接口进行写操作时，各信号线的状态如下表所示：
8255在应用过程中，将不同的控制字装入芯片中控制寄存器，即可确定8255的工作方式。
8255在应用过程中，将不同的控制字装入芯片中控制寄存器，即可确定8255的工作方式。8255的控制字由8位二进制数构成，各位的控制功能如下图：
图2.2 置位/复位控制字格式
2.3.2 8254主要功能
8254具有3个独立的16位计数器,6种不同的工作方式。计数寄存器用来寄存计数初值,计数工作单元为16位减1计数器,它的初值便是计数寄存器内容,计数单元对CLK脉冲计数,每出现一个CLK脉冲,计数器减1,当减为零时,通过OUT输出指示信号表明计数单元已为零。当作为定时器工作时,每当计数单元为零时,计数寄存器内容会自动重新装入计数单元,而且CLK输入是均匀的脉冲序列,于是OUT输出频率是降低了的(相对于CLK信号频率)脉冲序列。当作为计数器工作时,表明只关心在CLK端出现(代表事件)的脉冲个数,当CLK端出现了规定个数的脉冲时,OUT输出一个脉冲信号。
三硬件接线图及流程图
3.1 硬件接线图
