Разработка микропроцессорной системы на базе микроконтроллера - синтезатора игры пианино в пределах одной октавы - Курсовая работа

Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Одно и то же устройство, которое раньше собиралось на традиционных элементах, будучи собрано с применением микроконтроллеров, становится проще, не требует регулировки и меньше по размерам. С применением микроконтроллеров появляются практически безграничные возможности по добавлению новых потребительских функций и возможностей к уже существующим устройствам. Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя следующие составные части: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. По области применения их можно разделить на два класса: специализированные, предназначенные для применения в какой-либо одной конкретной области (контроллер для телевизора, контроллер для модема, контроллер для компьютерной мышки ) и универсальные, которые не имеют конкретной специализации и могут применяться в самых различных областях микроэлектроники, с помощью которых можно создать как любое из перечисленных выше устройств, так и принципиально новое устройство.Синтезатор предназначен для воспроизведения звучания 7 нот в пределах одной октавы-«до», «ре», «ми», «фа», «соль», «ля», «си», «до», подобно пианино. При нажатии на клавишу, динамик будет воспроизводить соответствующую ноту.7 кнопок нот b. Кнопка запуска (включение питания) c. Кнопка воспроизведения мелодии из памяти Запись мелодии в память. b.В курсовом проекте был выбран однокристальный 8-разрядный Flash CMOS микроконтроллер РІС16F876. Микроконтроллеры имеют встроенное ЭППЗУ программы, ОЗУ данных и выпускаются в 18 и 28 выводных корпусах. Микроконтроллеры семейства РІС имеют очень эффективную систему команд, состоящую всего из 35 инструкций. Все инструкции выполняются за один цикл, за исключением условных переходов и команд, изменяющих программный счетчик, которые выполняются за 2 цикла. Каждая инструкция состоит из 14 бит, делящихся на код операции и операнд (возможна манипуляция с регистрами, ячейками памяти и непосредственными данными).Регистры общего назначения представляют собой статическое ОЗУ, расположенное по адресам 0Ch-2Fh.К ним относятся рабочий регистр W, используемый в большинстве команд в качестве регистра аккумулятора и регистры INTCON и OPTION.Сторожевой таймер WDT предназначен для предотвращения катастрофических последствий от случайных сбоев программы.Для микроконтроллеров семейства РІС возможно использование четырех типов тактового генератора: - XT кварцевый резонатор В случае задания вариантов XT, HS и LP к микросхеме подключается кварцевый или керамический резонатор либо внешний источник тактовой частоты, а в случае задания варианта RC - резистор и конденсатор.Эта команда также устанавливает признаки CARRY, DIGIT CARRY и ZERO в регистре STATUS. Команда ADDWF работает полностью аналогично, прибавляя рабочий регистр W к любому регистру f и устанавливая те же признаки. Эти две команды работают совершенно аналогично вышеописанным, за тем исключением, что операция производится между рабочим регистром W и байтовой константой, заданной в команде. Команда SUBLW вычитает рабочий регистр W из константы k, а команда ADDLW добавляет рабочий регистр W к константе k. Если же установить d=1, то эта команда загрузит регистр сам в себя, но при этом бит ZERO в регистре STATUS установится в соответствии с содержимым регистра.Для ассемблирования используется макроассемблер MPASM, он содержит все необходимые нам возможности. MPASM входит в пакет программ Microchip MPLAB фирмы Microchip Technology. В результате работы ассемблера создаются файлы со следующими расширениями: * HEX - объектный файл Объектный файл создается в 16-ричном формате и содержит код, который должен быть записан в микросхему.После ассемблирования имеется объектный файл EXAMPLE.HEX, который должен быть записан в микросхему. Запись осуществляется при помощи программатора и программы Ріс-prog.На основе функций устройства, которые были определены в функциональной спецификации разработаем алгоритм работы синтезатора: после конфигурации портов и регистров устройство ожидает нажатия какой-либо клавиши. Если есть свободной место в EEPROM, то туда будет записана длительность звучания предыдущей частоты (значение таймера) и новое состояние порта В. Затем определяется какие клавиши были нажаты и происходит суммирование их частот. Затем происходит сброс таймера, т.е. начало счета длительности звучания новой частоты и вызывается подпрограмма записи в EEPROM. В подпрограмме прерываний также записывается в EEPROM состояние порта В, а в ячейку для длительности значение H’FF’ (переполнение таймера).В проектируемом устройстве можно выделить следующие функциональные блоки: схему сброса по включению питания; клавиши, соответствующие нотам; светодиоды, отображающие состояния клавиш; светодиод воспроизведения мелодии; динамик; микроконтроллер. Клавиши, соответствующие 7 н

Содержание

Введение

1. Описание объекта

2. Функциональная спецификация

3. Описание структуры системы

4. Описание ресурсов МК РІС16F876

4.1.Набор регистров РІС

4.2.Регистры общего назначения

4.3. Специальные регистры W, INTCON, OPTION

4.4. Сторожевой таймер WDT

4.5. Тактовый генератор

4.6. Схема сброса

4.7. Система команд микроконтроллера РІС16F876

4.8. Ассемблирование

4.9. Программирование микроконтроллера

5.Разработка алгоритма работы устройства

6. Описание функциональных узлов МПС и алгоритма их взаимодействия

7. Описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы

Заключение

Список литературы

Приложение А. Листинг программы и объектный файл

Приложение Б. Схема электрическая принципиальная

Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. Микроконтроллерные технологии очень эффективны. Одно и то же устройство, которое раньше собиралось на традиционных элементах, будучи собрано с применением микроконтроллеров, становится проще, не требует регулировки и меньше по размерам. С применением микроконтроллеров появляются практически безграничные возможности по добавлению новых потребительских функций и возможностей к уже существующим устройствам. Для этого достаточно просто изменить программу.

Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя следующие составные части: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой.

Мировая промышленность выпускает огромную номенклатуру микроконтроллеров. По области применения их можно разделить на два класса: специализированные, предназначенные для применения в какой-либо одной конкретной области (контроллер для телевизора, контроллер для модема, контроллер для компьютерной мышки ) и универсальные, которые не имеют конкретной специализации и могут применяться в самых различных областях микроэлектроники, с помощью которых можно создать как любое из перечисленных выше устройств, так и принципиально новое устройство.

Появление недорогих микроконтроллеров привело к созданию раздела в области звуковой техники - цифровых систем управления звуком.

Применение цифрового управления имеет ряд несомненных преимуществ перед аналоговым: 1. Существенно упрощается проектирование аппаратной части звукового тракта.

2. Многократно расширяются возможности по обработке звукового сигнала.

3. Сервисные возможности по визуализации и управлению параметрами звуковоспроизводящей аппаратуры почти не ограничены.

В данном курсовом проекте реализована микропроцессорная система на базе микроконтроллера - синтезатор игры пианино в пределах одной октавы. Проект основывается на микроконтроллере РІС16F876.