数字录音机

前言………………………………………………………一、设计目的…………………………………………………二、设计内容及要求…………………………………………三、具体设计过程……………………………………………1、总体设计思想……………………………………………………2、硬件连接图……………………………………………………3、各芯片的作用及工作方式……………………………………4、各芯片工作原理及功能简介……………………………………（1）ADC0809………………………………………………………………………………（2）DAC0832……………………………………………………………………………………（3）可编程计数/定时接口芯片8253…………………………………………………………（4）可编程并行I/O接口芯片8255A…………………………………………………………（5）74LS138译码器………………………………………………………………………………5、流程图………………………………………………………………6、具体实现方法…………………………………………………………四、心得体会…………………………………………………………参考文献……………………………………………………………附录1 实验总程序………………………………………………附录2 实验原理图………………………………………………由于计算机技术的飞速发展，微机原理与接口技术课程已经作为一门比较重要的专业基础课。

微机原理与接口技术已经融入我们的基本生活当中，我们生活中的许多电子产品都与之密切相关。

微机原理与接口技术是一门实践性强的学科，其中很多理论和知识仅考书本的学习是无法掌握的，必须通过实践才能比较直观深刻的理解。

通过课程设计可以培养我们动手的能力，使我们对书本的理论知识掌握更加牢固，培养学生编程的能力以及提出问题，分析分体，解决问题的能力。

本次课程设计所做的是关于数字录音机的设计。

一、设计目的1.进一步加深对微机系统的理解和认识，提高微机系统的应用水平。

2.进一步学习和掌握汇编语言程序的编写和应用的方法，通过较大规模程序的编写，提高编写汇编语言程序的水平和学习程序调试方法。

3.进一步熟悉接口，DAC0832、ADC0809及定时计数器等芯片的使用。

二、设计内容及要求：1.设计一个声音录放系统，通过传感器及ADC0809以每秒5000次的速率采集语言信号，录音12秒后，再以同样的速率将语音数据通过DAC0832送出至喇叭发声（放音）。

2.用protel画出系统的硬件连接图。

3.画出程序流程图并编写程序实现上述功能。

三、具体设计过程1.总体设计思想根据设计要求，本次数字录音机的汇编语言设计所需芯片有模数转换芯片ADC0809、数模转换芯片DAC0832、定时计数器8253、可编程并行I/O接口8255A及译码器74LS138。

设计过程可简述为：利用传感器和ADC0809采集语音数据，以每秒5000的速率采集IN0输入的语音数据并存入内存，共采集数据60000个，即录音12秒。

DAC0832进行数模转换，以同样的速率将数据送DAC0832使喇叭发声。

8253用作定时，定时0.2ms，设置成方式0，计数初值为200。

8253计数器0的OUT0与8255A的PA0连接，利用PA0查询OUT0电平，如果为高点平则表示定时时间到。

用译码器74LS138对地址线进行译码以产生各接口芯片所需的信号。

2.硬件连接图（见附录）3.各芯片的作用及工作方式（1）ADC0809在本次设计中的作用及工作方式ADC0809作数据采集用，用来采集12秒的语音信号并保存到相应的存储单元。

对ADC0809的8个模拟通道，这里是用数据总线的低8位D2、D1、D0来控制ADC的通道选择信号ADDC、ADDB、ADDA，以实现选择其中之一模拟通道输入。

在本次设计中，初始值为000（D2=0、D1=0、D0=0），即选择IN0通道进行数据采集，然后使ADC0809的ALE、START有效，START和ALE信号通过CPU向选中的通道口执行一条输出指令，启动A/D转换。

转换结束后，发出EOC信号，当EOC为高电平时，可供CPU查询，读取每次采集的A/D转换结果。

当CPU知道转换已完成，执行一条输入指令使OE信号有效，此时输出缓冲器被打开，数据送到数据总线。

系统时钟经分频后接到ADC0809芯片的时钟引脚CLK上。

（2）DAC0832在本次设计中的作用及工作方式在本次设计中，我使用的DAC0832采用直通方式与CPU连接，从硬件图中可以看出，该片DAC0832只有一个端口地址，即88H。

DAC0832的ILE信号与+5V连在一起，、WR1和WR2均接地，总是有效的，DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器均处于选通状态，只要CPU想88H端口执行一条输出指令，就会使XFER有效，CPU输出繁荣数字量就会顺利通过DAC0832的两个寄存器，然后进行D/A转换，在运算放大器的输出端得到转换结果。

（3）8253、8255A在本次设计中的作用及工作方式8253在本次设计中用作定时，工作于方式0，与8255A连接使用完成定时操作。

8255A 采用工作方式0进行输入操作，工作方式0是8255A个端口的基本输入输出方式，CPU可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息。

当8253写入方式0控制字后，计数输出端OUT0立即变为低电平，并且在计数过程中一直保持低电平，当计数完成时，OUT0输出变为高电平。

8253计数器0的OUT0与8255A的PA0连接，因此可通过查询PA0是否为1，判断计数是否完成。

计数完成，则表示定时时间到。

（4）74LS138在本次设计中的作用译码器74LS138对地址线进行译码以产生各接口芯片所需的信号各接口芯片端口地址分配如下：（1）ADC0809ADC0809是CMOS工艺制成的双列直插式8位A/D转换芯片，内部采用逐次逼近原理，单极性，量程为0～+5V。

片内部有8路模拟开关，可控制选择输入8个模拟量之中的一个，并带有三态输出锁存缓冲器，可直接与CPU总线连接，不需要外部锁存器，是应用较广泛的一种A/D转换芯片。

①ADC0809内部结构ADC0809内部结构框图如图1所示ADC0809内部由两部分电路组成：第一部分：8路模拟通道选择开关，地址锁存器和译码器。

第二部分：比较器、8位逐次逼近寄存器SAR、8位开关树型D/A转换电路、控制逻辑、三态输出缓冲锁存器。

工作原理：由ADDA、ADDB、ADDC及ALE选择8个模拟量之一，并通过通道选择开关加至比较器一端。

由START信号启动A/D转换开始且SAR清0。

在CLOCK的控制下，将SAR从高位逐次置1，并将每次置位后的SAR送D/A转换器转换成与SAR中数字量成正比的模拟量。

DAC的输出加至比较器的另一端与输入的模拟电压进行比较，若Vi大于等于V0保留SAR中该位的1；若Vi小于V0则该位清0。

经过8次比较（8个CLOCK）后，SAR中的8位数字量即是结果。

在OE有效时，将SAR中的8位二进制数输出至锁存器，并通过D7～D0输出，同时发出EOC转换结束信号。

图1 ADC0809内部结构框图②ADC0809引脚功能如下：IN0～IN7 ：8 路模拟输入通道。

D0～D7 ：8 位数字量输出端。

START : 启动转换命令输入端，由1 → 0 时启动A/D 转换，要求信号宽度>100nOE ：输出使能端，高电平有效ADDA 、ADDB 、ADDC : 地址输入线，用于选通8 路模拟输入中的一路进入A/D 转换。

其中ADDA 是LSB 位，这三个引脚上所加电平的编码为000～111 ，分别对应IN 0 ～IN 7 ，例如，当ADDC=0 ，ADDB=1 ，ADDA=1 时，选中IN 3 通道。

ALE ：地址锁存允许信号。

用于将ADDA～ADDC 三条地址线送入地址锁存器中。

EOC ：转换结束信号输出。

转换完成时，EOC 的正跳变可用于向CPU 申请中断，其高电平也可供CPU 查询。

CLK ：时钟脉冲输入端，要求时钟频率不高于640KHZ 。

REF（+）、REF（-）：基准电压，一般与微机接口时，REF（-）接0V 或-5V ，REF （+）接+5V 或0V 。

（2）DAC0832DAC0832是用COMS工艺制成的双列直插式8位D/A转换芯片，内部采用T型电阻网络，数字输入有输入寄存器和DAC寄存器两级缓冲，可以双缓冲、单缓冲或直接输入方式连接。

DAC0832内部结构图DAC0832引脚图如图2所示，各引脚功能如下：图2 DAC0832引脚图DI7～DI0：转换数据输入：片选信号（输入），低电平有效ILE：数据锁存允许信号（输入），高电平有效：第1写信号（输入），低电平有效上述两个信号控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式；当ILE=1和=0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和=1时，为输入寄存器锁存方式。

：第2写信号（输入），低电平有效：数据传送控制信号（输入），低电平有效上述两个信号控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式；当=0和=0时，为DAC寄存器直通方式；当=1和=0时，为DAC寄存器锁存方式。

Iout1：电流输出1Iout2：电流输出2DAC转换器的特性之一是：Iout1+Iout2=常数。

Rfb—反馈电阻端0832是电流输出，为了取得电压输出，需在电压输出端接运算放大器，Rfb即为运算放大器的反馈电阻端。

运算放大器的接法如图3所示。

Vref：基准电压，其电压可正可负,范围-10V～+10V。

DGND：数字地AGND：模拟地DAC0832的三种工作方式①直通方式当ILE 接高电平，都接数字地时，DAC 处于直通方式，8 位数字量一旦到达D 0～D 7 输入端，就立即加到D/A 转换器，被转换成模拟量。

在D/A 实际连接中，要注意区分“模拟地”和“数字地”的连接，为了避免信号串扰，数字量部分只能连接到数字地，而模拟量部分只能连接到模拟地。

这种方式可用于不采用微机的控制系统中。

②单缓冲方式单缓冲方式是将两个锁存器之一处于直通状态，输入数据中经过一级缓冲送入D/A 转换器。

如把都接地，使寄存锁存器2 处于直通状态，ILE接+5V ，接CPU 系统总线的信号，接端口地址译码信号，这样CPU 可执行一条OUT 指令，使和有效，写入数据并立即启动D/A 转换。

③双缓冲方式即数据通过两个寄存器锁存后再送入D/A 转换电路，执行两次写操作才能完成一次D/A 转换。

这种方式可在D/A 转换的同时，进行下一个数据的输入，可提高转换速度。

更为重要的是，这种方式特别适用于系统中含有2 片及以上的DAC0832 ，且要求同时输出多个模拟量的场合。