Постановка задачи.

В данной курсовой работе необходимо было разработать систему, позволяющую заменить абсолютный слух настройщика фортепьяно.

При помощи микропроцессорного комплекта пользователь устанавливает эталонные значения нот всего лишь одной октавы (контроктавы). Все остальные эталонные значения система просчитывает сама. Специальный датчик прикрепляется последовательно к каждой ноте (струне,к которой прикреплена эта нота) и пользователю остаётся только нажимать необходимую ноту. Система сама сравнивает её с нужным значением и показывает в какую сторону нужно крутить ручку настройки данной ноты, при помощи специального табло.

Помимо этого пользователь всегда должен знать, какую ноту он настраивает, и это должно быть показано на специальном табло. Это очень удобно, чтобы не запутаться при настройке. Также необходимо ввести в систему специальные функции перехода на предыдущую и слудующую ноты, которые помогут подстроить отдельные ноты инструмента или продолжить настройку после остановки работы системы, если вдруг понадобится прервать настройку на некоторое время.

Также необходимо минимально учесть атмосферу помещения в котором находится инструмент. Возможность задания эталонных значений с уже настроенного инструмента позволит применять данную систему настройки в различных помещениях. То есть установив эталонные значения по уже настроенному инструменту, например, в помещение с высокой влажностью можно будет настроить и другой инструмент исключительно под это помещение.

Система предназначена для использования в музыкальных школах и других учреждениях, где необходимо настраивать не один, а несколько инструментов. Причём, приходится настраивать достаточно часто. Хотя и просто любители музыки, у которых стоит дома фортепьяно, смогут воспользоваться данной системой для подстройки своего инструмента.

Техническое задание.

Характеристика параметров фортепьяно.

Множество физических, акустических или просто простейших математических процессов дают дополнение какой-то определенной частоты частотами, ей кратными. Простой (основной) тон 100 Гц сопровождают гармоники 200, 300, 400 и так далее Гц. Вообще говоря, характер звучания музыкального инструмента зависит от наличия и мощностей его гармоник, тогда как основной тон определяет ноту.

Октава в музыке - интервал изменения частоты основного тона в два раза. Нота ля первой октавы, к примеру, имеет частоту примерно - 27.5 Гц, второй - 55 Гц. Состав гармоник этих двух разных звуков имеет много общего - в том числе это 110 Гц (ля третей октавы), 220 Гц (четвертой), 440 Гц (пятой) - и так далее. В этом основная причина того, что одинаковые ноты разных октав звучат в унисон - складывается влияние одинаковых высших гармоник.

Аккорд (трезвучие) – комбинации нот, которые вместе звучат приятно, воспринимаются как один звук. Это как раз и есть те три (обычно) ноты, четные гармоники которых не мешают друг другу, не проходят слишком близко друг от друга, чтобы не вызывать неудовлетворенность слушателя, в то же время другие гармоники дополняют друг друга приятным для слуха образом, создавая эффект единичного, стройного тембра. При этом воспринимается только базовый тон аккорда - так называемая тоника, нота, по которой построен аккорд, остальные ноты так или иначе включаются в гармоническое дополнение к ней.

Октава - понятие, полезное не только для музыкантов. Октава в акустике - это изменение частоты звука в два раза. Для справки - самая высокая нота фортепьяно - около 4 кГц. Тем не менее, спектр звучания этого инструмента далеко выходит за эти 4 кГц за счет гармоник, реально покрывая весь наш звуковой диапазон.

Интерфейсы микропроцессорных систем.

Между интегральным вычислительным устройством и электро-механическим переферийным оборудованием существует огромная диспропорция. Переферийное оборудование требует специальных интерфейсов.

Существует некоторое количество унифицированных интерфейсных больших интегральных схем, которые достаточно универсальны, так как можно программировать их функции:

- направление передачи данных,

- формат символов,

- контроль на чётность/нечётность и другие.

Если надо управлять простым переферийным оборудованием, то используются порты, если сложным, то сложные переферийные программируемые интерфейсы (адаптеры).

Порт – схема средней степени интеграции, в которую входят:

- адресуемый, многорежимный буфферный регистр,

- логика управления,

- унифицированный разъём для подключения устройств ввода/вывода.

В сложных интерфейсах процедура упорядочивания пересылок делается программным путём, а не путём использования большого числа управляющих линий, как в больших машинах.

Сложные интерфейсы могут использоваться для широкого набора переферийных устройств без каких-либо внешних логических схем.

В микропроцессорный комплект КР580 входят следующие адапторы:

- программируемый параллельный интерфейс,

- программируемый последовательный интерфейс.

Параллельный переферийный программируемый интерфейс КР580ВВ55 используется для организации синхронного и асинхронного обмена, а также для обмена в режиме прерывания программы. Его технические характеристики:

- напряжение питания 5В,

- потребляемая мощность 350 мВт,

- пластиковый корпус с 40 выводами.

Последовательный программируемый переферийный интерфейс КР580ВВ51 – универсальное программируемое устройство для преобразования и передачи данных, которое предназначено для организации синхронного и асинхронного обмена в последовательном формате между микропроцессором и переферийным устройством. Выполняет более сложные функции по сравнению с большой интегральной схемой КР580ВВ55. Универсальность КР580ВВ51 заключается в возможности программного изменения форматов передаваемых слов, режимов, скорости передачи. Его технические характеристики:

- напряжение питания 5В,

- потребляемая мощность 40 мВт,

- пластиковый корпус с 48 выводами.

В данной работе используется параллельный переферийный программируемый интерфейс КР580ВВ55.

Запоминающие устройства.

При построении оперативной памяти широко используется большая интегральная схема с конфигурацией n слов х 1 бит. Для восьмиразрядного микропроцессора нужна память восьми- или шестнадцатиразрядная (кратная восьми). В таком случае включают параллельно 8 (16) больших интегральных схем памяти с конфигурацией n х 1.

Постоянное полупроводниковое запоминающее устройство допускает только считывание и хранение информации. Его основные характеристики:

- неразрушаемость хранимой информации,

-энергонезависимость, то есть способность сохранять информацию после отключения источников питания.

Необходимым условием данной курсовой работы является следующее: подсчитывается количество ячеек памяти и запоминающее устройство выбирается объёмом соответствующим ближайшей (к этому количеству ячеек) степени двойки. Исходя из этого для микропроцессорного настройщика фортепьяно были выбраны следующие запоминающие устройства:

- К573РФ1 – постоянное запоминающее устройство с электрическим программированием ёмкостью 8192 бит (1024 слова х 8 разрядов) с длительным сроком хранения информации при включенных или отключенных источниках питания и стиранием информации ультрафиолетовым излучением. Технические характеристики: корпус прямоугольный металлокерамический; напряжение питания – U _ип1 = 12 В + 5%, U _ип2 = -5В + 5%, U _ип3 = 5В + 5%; 24 вывода.

- КР185РУ3 – оперативное запоминающее устройство ёмкостью 64 бит (64 слова х 1 разряд) со схемами управления. Технические характеристики: корпус прямоугольный пластмассовый, 14 выводов, напряжение источника питания: 5В+ 10%,