СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1 Техническое задание 4
2 Разработка электрической схемы электромузыкального синтезатора 6
2.1 Модуль процессора 6
2.2 Модуль клавиатуры и стробов 9
2.3 Модуль генераторов тона 11
2.4 Модуль задания параметров 12
3 Обоснование выбора микропроцессора КР580ИК80А 13
4 Описание микропроцессора КР580ИК80А 16
4.1 Структура микропроцессора КР580ИК80А 16
4.1.1 Блок регистров 19
4.1.2 Арифметико-логическое устройство 21
4.1.3 Стековая память 22
4.1.4 Буферные схемы 23
4.2 Система команд микропроцессора КК580ИК80А 23
4.3 Основные временные параметры микропроцессора КР580ИК80А 26
4.4 Основные характеристики микропроцессора КР580ИК80А 35
4.5 Цоколевка микросхемы КР580ИК80А 36
5 Описание управляющей программы 38
Заключение 41
Список литературы 42
Приложение А 43
ВВЕДЕНИЕ
Одним из крупнейших достижений микроэлектроники и вычислительной техники является создание микропроцессоров (МП). Уникально малые размеры МП и выполненных на их основе микроЭВМ при больших вычислительных и логических возможностях, их дешевизна и высокая надежность представляют собой огромный качественный скачок в развитии микроэлектроники и вычислительной техники, расширивший почти беспредельно сферу использования цифровых вычислительных устройств. Появилась возможность создания на основе МП и микроЭВМ контролирующих, управляющих и обрабатывающих цифровых устройств и систем, непосредственно встраиваемых в приборы, машины и технологические установки, что позволяет достигнуть значительного повышения уровня автоматизации технологических процессов, экономии энергии, сырья и материалов, повышения производительности труда. Поэтому с полным основанием развитие и применение МП и микроЭВМ оценивается как одно из важнейших направлений научно-технического прогресса
В настоящее время массовый выпуск микропроцессорных наборов больших интегральных схем (БИС) с широкими функциональными возможностями, их низкая стоимость, гибкость и точность цифровых методов обработки информации превратили МП в системные элементы, на основе которых создаются системы промышленной автоматики, связи, измерительной техники, управления транспортом, а также высокоэффективные специализированные микроЭВМ, ориентированные на выполнение определенных задач. При этом специализация в основном обеспечивается программной настройкой устройства или системы.
Использование МП приводит к изменению характера проектной работы разработчика устройств и систем автоматики: во многих случаях проектирование схем заменяется разработкой программ настройки микропроцессорной аппаратуры на выполнение определенных функций [1].
1 Техническое задание
Задачей курсовой работы является проектирование многоголосого электромузыкального синтезатора на базе микропроцессорного комплекта КР580, описание работы устройства и основных его характеристик, а также разработка соответствующего программного обеспечения.
Цифровые электронные музыкальные синтезаторы (ЭМС) представляют собой микроЭВМ, периферийными устройствами которых являются клавиатура, пульт управления и программируемые узлы синтеза спектральных и временных характеристик звука.
Основная идея цифро-аналоговых электронных музыкальных синтезаторов эстрадного применения состоит в том, что с помощью специальных алгоритмов обработки сигналов от клавиатуры каждой нажатой клавише предоставляется во «временное пользование» канал синтеза звука, который в другой момент может предоставляться любой другой клавише. Поскольку реальное число нажатых клавиш всегда меньше их общего числа, то это позволяет существенно уменьшить необходимое число каналов синтеза при незначительном сокращении функциональных возможностей инструмента. В отличие от полифонических ЭМС, в которых каждой клавише соответствует свой канал синтеза, такие инструменты получили название многоголосых ЭМС. Число «голосов» в них обычно колеблется от четырех до десяти. Каждый канал содержит цифровые и аналоговые управляемые кодом узлы.
Любому звуку соответствует неразрывная совокупность его амплитудной и спектральной характеристик, изменяющихся во времени. Следовательно, задача синтезатора состоит в получении комплекса признаков – звуковысотного, спектрального и амплитудного. Соответствующий комплекс аппаратуры (управляемые генератор, фильтр, усилитель, генераторы функций времени) входит в состав канала синтеза.
Процессорный модуль
Модуль задания
параметров синтеза
Модуль задающих генераторов
Модуль генераторов
тона
Модуль клавиатуры и стробов
Σ
На
рисунке 1 представлена структурная
схема музыкального синтезатора.
Выход
Рисунок 1 – Структурная схема ЭМС
Процессорный модуль является ведущим узлом. Под его управлением работают модули клавиатуры и стробов, задания параметров синтеза и генераторов тона. Модуль клавиатуры связывает процессор с клавиатурой и формирует строб-сигналы для каждого из шести каналов. Модуль задания параметров синтеза вырабатывает вектор управляющих напряжений, определяющий значения программируемых параметров синтеза звука. Модуль генераторов тона из двух опорных частот вырабатывает шесть пар тональных сигналов [2].
Характеристики ЭМС:
диапазон по клавиатуре, октав 4;
число каналов синтеза 6;
число тональных генераторов в канале 2;
погрешность установления частоты основных тонов не более,
% от полутона 2,9;
время срабатывания клавиши не более, мс 3,2;
число оперативно выбираемых вариантов звучания 48.
2 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МНОГОГОЛОСОГО
ЭЛЕКТРОМУЗЫКАЛЬНОГО СИНТЕЗАТОРА
Цифро-аналоговый многоголосый ЭМС построен на базе микропроцессорного комплекта БИС КР580. В частности в состав ЭМС входят следующие БИС базового и вспомогательного комплекта КР580 [3]:
8-зарядный параллельный центральный процессор КР580ИК80А;
программируемый параллельный интерфейс КР580ВВ55;
программируемый таймер КР580ВИ53;
генератор тактовых импульсов КР580ГФ24.