數(shù)字錄音機(jī)實驗設(shè)計

1、 理學(xué)院School of Sciences微機(jī)原理與接口技術(shù)課程論文報告 學(xué)生姓名：王兆成學(xué)生學(xué)號：200901130所在班級： 電子092所在專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：代月明 設(shè)計題目: 數(shù)字錄音機(jī)一、設(shè)計目的和思想：1、了解數(shù)字錄音技術(shù)的基本原理。 課程設(shè)計主題研究思想是利用微機(jī)原理與接口技術(shù)知識,掌握數(shù)字錄音技術(shù)的基本原理.利用8253芯片,8255芯片,ADC0809芯片和DAC0832芯片實現(xiàn)電信號與數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)換. 8253設(shè)置成方式0,記數(shù)為200個,利用PA0查詢電平變化,控制錄音和放音時間.達(dá)到數(shù)字錄音的目的.可廣泛應(yīng)用于數(shù)字錄音領(lǐng)域.因此它具有一定的實用價值和開發(fā)

2、價值。數(shù)字錄音機(jī)有一定的市場前景和研究領(lǐng)域。2、進(jìn)一步掌握A/D轉(zhuǎn)換器與D/A轉(zhuǎn)換器的使用方法。3、鞏固和加深用匯編語言程序設(shè)計的能力。二、設(shè)計所用器件和儀器設(shè)備：1、實驗箱 1臺2、計算機(jī) 1臺3、麥克及喇叭三、設(shè)計方案及論證 設(shè)計方案及論證如下:1、本設(shè)計可采用單獨的硬件設(shè)計，也可以軟件與硬件結(jié)合設(shè)計。后者的設(shè)計方案較為合適,能夠達(dá)到微機(jī)原理與接口技術(shù)的目的.2、單獨使用硬件來完成此設(shè)計，所使用的硬件材料較多，且不便于調(diào)試，而且設(shè)計復(fù)雜，相對于用軟件和硬件想結(jié)合而言，后者較為合適。3、由于我們本期學(xué)的課程是微機(jī)原理與接口技術(shù)課程，掌握了一定的微機(jī)原理與接口技術(shù)知識.所以此設(shè)計采用硬件與軟件

3、結(jié)合設(shè)計，配合通用微機(jī)接口實驗系統(tǒng)實驗箱實現(xiàn)此設(shè)計及此設(shè)計功能，與此同時也可以對此門課程加深理解和鞏固。為以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ).四設(shè)計內(nèi)容及連接電路：1、將聲傳感器接J2，把代表語音的電信號送給ADC0809通道2(IN2)；D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端J1接喇叭。電路如下：2、編程以每秒鐘5000次的速率采集IN2輸入的語音數(shù)據(jù)并存入內(nèi)存，共采集60000個數(shù)據(jù)（錄12秒），然后再以同樣的速率將數(shù)據(jù)送DAC0832使喇叭發(fā)聲（放音）四、總體設(shè)計方案流程圖2、五硬件設(shè)計 數(shù)字錄音電路工作原理介紹如下:按圖連接好線路，將傳感器（話筒）接T2，由話筒傳入語音電信號，把代表語音的電信號傳送給ADC

4、0809。A/D轉(zhuǎn)換芯片通道2（IN2），片選信號CS低電平有效接微機(jī)通用實驗系統(tǒng)箱地址298H,由298H地址信號控制,低電平表示ADC0809芯片被選中.利用可編程定時/計數(shù)器8253，由CLK0計數(shù)時鐘，輸入時鐘頻率1MHz，再由GATE0門控信號接+5V，通過GATE0端控制計數(shù)器的啟動計數(shù)和停止計數(shù)操作；CS片選信號接實驗箱地址280H；同理,CS低電平有效,若280H為低電平,表示8253芯片被選中.OUT0接PA0；時間到或者計數(shù)結(jié)束輸出引腳，將8253設(shè)置成方式0。計數(shù)值為200（定時0.2mS）。再利用8255PA0查詢OUT0電平，高電平表示定時時間到，CS片選信號接實驗箱

5、288H，由它輸入。D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端下接喇叭。CS片選信號接地址292H。總體思想為：以每秒鐘5000次的速率（以8253作為定時）IN2采集輸入的語言數(shù)據(jù)并存入內(nèi)存。共采集60000個數(shù)據(jù)（錄12秒鐘），然后以同樣的速率將數(shù)據(jù)送入DAC0832使喇叭發(fā)聲（放音），達(dá)到數(shù)字錄音、放音的效果。4.1.2 芯片簡介及管腳功能介紹（1）、 A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809 a主要特性 圖28路8位AD轉(zhuǎn)換器，即1分辨率8位。 （2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 （3）轉(zhuǎn)換時間為100s （4）單個5V電源供電 （5）模擬輸入電壓范圍05V不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。 （6）工作溫度范圍為-4085 （7）低功耗，約

6、15mW。 b、 引腳功能介紹及工作過程： 1:引腳管腳介紹如下IN0IN7：8路模擬量輸入端。D7D8：8位數(shù)字量輸出端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。通常向此引腳輸入一個正脈沖時，可將三位地址選擇信號A、B、C鎖存于地址寄存器內(nèi)并進(jìn)行譯碼，選通相應(yīng)的模擬輸入通道。START：啟動A/D轉(zhuǎn)換控制信號輸入端。一般向此引腳輸入一個正脈沖，上升沿復(fù)位內(nèi)部逐次逼近寄存器,下降沿后開始A/D轉(zhuǎn)換.CLK:時鐘信號輸入端.EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端.A/D轉(zhuǎn)換期間EOC為低電平,A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后EOC為高電平.OE:輸出允許控制端,控制輸出鎖存器的三態(tài)門.當(dāng)OE為高電平時,轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)出現(xiàn)在D7D0引

7、腳.當(dāng)OE為低電平時,D7D0引腳對外呈高阻狀態(tài).C、B、A：8路模擬開關(guān)的地址選通信號輸入端，3個輸入端的信號為000111時，接通IN0IN7對應(yīng)通道。VR(+)、VR(-):分別為基準(zhǔn)電源的正、負(fù)輸入端。VCC：電源輸入端，+5V。GND：地。2: ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比 較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高

8、電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。(2)D/A轉(zhuǎn)換器DAC 0832 a:主要特性： 圖3 （1）與TTL電平兼容 （2）分辨率為8位 （3）建立時間為1us （4）功耗為20mW （5）電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器b:DAC0832的引腳圖及其引腳功能 1 D0D7：8位數(shù)據(jù)輸入端。 2 ILE：輸入鎖存允許信號，高電平有效。此信號用來控制8位輸入寄存器的數(shù)據(jù)是否能被鎖存的控制信號之一。 3 CS：片選信號，低電平有效。此信號與ILE信號一起用于控制WR1信號能否起作用。 4 WR1 寫信號1，低電平有效。在ILE和CS有效的情況下，此信號用于控制將輸入數(shù)據(jù)鎖存于寄存器中

9、。 5 WR2 寫信號2，低電平有效。在XFER有效的情況下，此信號用于控制將輸入寄存器中的數(shù)字傳送到8位DAC寄存器中。 6 XFER 傳送控制信號，低電平有效。 7 Vcc 邏輯電源。一般在+5V+10V范圍內(nèi)。 8 GND 接地。c:DAC0832的工作過程如下： （1）CPU執(zhí)行輸出指令，輸出8位數(shù)據(jù)給DAC0832； （2）在CPU執(zhí)行輸出指令的同時，使ILE，WR1，CS三個控制信號端都有效，8位數(shù)據(jù)鎖存在8位輸入積存器中。 （3）當(dāng)WR2，XFER 二個控制信號端都有效時，8位數(shù)據(jù)再次被鎖存到8位DAC寄存器，這時8位D/A轉(zhuǎn)換器開始工作，8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的模擬電流，從IOU

10、T1和IOUT2輸出。（3）芯片8253簡介A： 8253管腳介紹及其功能如下： 圖4 圖4 1 CS：片選信號，輸入，低電平有效，它與譯碼器輸出信號相連接，當(dāng)CS為低電平時，8253芯片被CPU選中。 2 WR：寫引腳，輸入，低電平有效，用于控制CPU對8253的寫操作，此引腳與CPU系統(tǒng)控制總線的IOW相連。 3 RD：讀引腳，輸入，低電平有效，用于控制CPU對8253的讀操作，此引腳與CPU系統(tǒng)控制總線的IOR相連。 4 CLK：計數(shù)時鐘，輸入。 5 GATE：門控信號，輸入，由外部信號通過GATE端控制計數(shù)器的啟動計數(shù)和停止計數(shù)的操作。 6 OUT：時間到或計數(shù)結(jié)束輸出引腳。 B：82

11、53芯片的功能如下： 可編程計數(shù)/定時器8253有兩個基本功能，即定時和計數(shù)。除此之外還可以作為頻率發(fā)生器，分頻器，實時鐘，單脈沖發(fā)生器等。這些功能是通過對8253編程，寫入方式控制字來完成的。本次畢業(yè)設(shè)計即是采用8253方式0來實現(xiàn)的。通過計數(shù)控制，門控信號的影響和寫入新的初植對計數(shù)過程的影響來分步完成計數(shù)結(jié)束和產(chǎn)生中斷。 (4):8255芯片管腳介紹及功能如下: 圖5 1 PA7PA0:A端口數(shù)據(jù)信號引腳; 2 PB7PBO:B端口數(shù)據(jù)信號引腳; 3 PC7PC0:C端口數(shù)據(jù)信號引腳. 4 CS:片選信號.CS為低電平時, 表示8255A被選中.通常該信號的控制是通過譯碼電路的輸出端控制.

12、 5 WR:寫信號,低電平有效,與CPU的RD控制線相連. 6 WR:寫信號,低電平有效,與CPU的WR控制線相連. 設(shè)計主要是利用8255芯片的CS片選信號,當(dāng)CS為低電平時,8255被選中.達(dá)到數(shù)據(jù)輸出的目的.數(shù)據(jù)傳送到DAC0832芯片中,為D/A轉(zhuǎn)換做好準(zhǔn)備. 六、軟件設(shè)計Data segmentimport equ 0dd80h-280hio0809a equ import+ 29ah; AD0809的地址io0832a equ import+ 290h ;DAC0832的入口地址io8253a equ import+280h;8253的入口地址io8253c equ import+

13、283h;8253的控制字地址io8255a equ import+288h;8255的入口地址io8255c equ import+28bh;8255的控制字的地址word0 db 0dh,0ah,按r鍵開始錄音,0dh,0ah,24hword2 db 0DH,0AH,按p鍵開始放音, 0dh,0ah,24hword3 db 0DH,0AH,按t鍵開始重播，否則按任意鍵退出, 0dh,0ah,24hbuf db 60000 dup(?);開辟內(nèi)存空間存放數(shù)據(jù)Data endsCode segment Assume cs:code,ds:dataStart: Mov ax,data; Mov

14、ds,ax; Mov ds,offset word0;顯示錄音提示 Mov ah,09h; Int 21hTest1: Mov ah,1;等待鍵盤輸入 Int 21h Cmp al,r Jnz test1;與r比較，若是則執(zhí)行下面的錄音，不是則等待 Mov di,offset buf;定義緩沖區(qū)指針 Mov cx,60000Begin: Mov dx, io0809a;ADC0809的地址Out dx,al;啟動一次A/D轉(zhuǎn)換器 Call delay;調(diào)用延時子程序 In al,dx;從端口讀入數(shù)據(jù) Mov di,al;將數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)中 Inc di Loop begin ;循環(huán)裝入6000

15、0個數(shù)據(jù) Mov dx,offset word2;顯示放音提示 Mov ah,9 Int 21hTest2: Mov ah,1 Int 21h Cmp al,p Jnz test2;與p比較，若是則執(zhí)行放音，不是則等待Play: Mov di,offset buf;取緩沖區(qū)的入口地址 Mov cx,60000Begin1： Mov dx,io0832a;DAC0832的入口地址 Mov al,di;將要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)從內(nèi)存中取出 Out dx,al;將數(shù)據(jù)打入寄存器 Call delay;調(diào)用延時子程序 Inc di Loop begin1 Mov dx,offset word3;顯示循環(huán)放音提示

16、 Mov ah,9 Int 21h Mov ah,1 Int 21h Cmp al,t Jz play;與t比較，若是則重新播放，不是則退出 Mov ah,4ch Int 21h Delay proc near Push dx;保存dx的內(nèi)容 Mov dx,io8253c;8253的控制字地址 Mov al,00010000b ;計數(shù)器0只讀低字節(jié)以方式0工作，二進(jìn)制計數(shù) Out dx,al Mov dx,io8253a;8253的入口地址 Mov al,200;寫入循環(huán)計數(shù)初值 Out dx,al Mov dx,io8255c;8255的控制字的地址 Mov al,10010000b;D7=

17、1控制字標(biāo)志位 ，D6D5=00 方式0 ，;D4=1表示A口輸入 Out dx,al Mov dx,io8255a;8255的入口地址Check： In al，dx;將數(shù)據(jù)輸入al Test al，01;檢查PA0的狀態(tài)是否為高電平 Jz check Pop dx;恢復(fù)dxRet;返回到delay入口Delay endpCode ends End start六、實驗結(jié)果在本實驗中，充分利用學(xué)過的匯編語言程序設(shè)計能力，在了解了數(shù)字錄音技術(shù)的基本原理后，通過對A/D轉(zhuǎn)換器與D/A轉(zhuǎn)換器的使用，以及利用8253和8255芯片實現(xiàn)延時功能，成功完成了數(shù)字錄音機(jī)的設(shè)計。測試實驗結(jié)果時，成功實現(xiàn)了12s的錄音及放音，達(dá)到設(shè)計要求。在本次數(shù)字錄音機(jī)設(shè)計中，實現(xiàn)功能有12s錄音功能、放音功能、重復(fù)放音功能。其中，提示信息為中文提示，清楚明了。七、程序調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法 在調(diào)試過程中，出現(xiàn)缺少提示信息的欄目，導(dǎo)致在運(yùn)行