微机原理与接口技术基于某PROTEUS实现音乐播放器地设计.docx
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微机原理与接口技术基于某PROTEUS实现音乐播放器地设计
信息科学与技术学院
微机原理与接口技术课程设计报告
题目名称：
基于PROTEUS实现音乐播放器的设计
学生姓名：
王浩宇关问鼎徐然冉启幸
学号:
2013508305201350825120135082242013508278
专业班级：
13电信
指导教师：
刘恩博
2015年7月9日
一．课程设计题目
基于PROTEUS实现音乐播放器的设计
二．课程设计任务及要求
设计要求：
1.实现播放音乐；
2.实现多首音乐连续播放和选择播放；
3.要求通过PROTUES完成此项功能，并完成PCB电路图。
三．总体方案与设计说明
3.1每个音符的对应频率
表1每个音符的对应频率
音符
频率/HZ
半周期/us
音符
频率/HZ
半周期/us
低1DO
262
1908
#4FA#
740
0676
#1DO#
277
1805
中5SO
784
0638
低2RE
294
1700
#5SO#
831
0602
#2RE#
311
1608
中6LA
880
0568
低3M
330
1516
#6LA#
932
0536
低4FA
349
1433
中7SI
988
0506
#4FA#
370
1350
高1DO
1046
0478
低5SO
392
1276
#DO#
1109
0451
#5SO#
415
1205
高2RE
1175
0426
低6LA
440
1136
#2RE#
1245
0402
#6LA#
466
1072
高3M
1318
0372
低7SI
494
1012
高4FA
1397
0358
中1DO
523
0956
#4FA#
1480
0338
#1DO#
554
0903
高5SO
1568
0319
中2RE
578
0842
#5S0#
1661
0292
#2RE#
622
0804
高6LA
1760
0284
中3M
659
0759
#6LA#
1865
0268
中4FA
698
0716
高7SI
1976
0253
3.2设计说明
该音乐播放器通过用8086中央处理器、74LS373地址锁存电路、74LS138译码电路、定时/计数器8253A来实现功能。
8086中央处理器输出地址码A16-A19和数据AD0-AD15，将AD0-AD7输入地址锁存器输出A0-A7，再将A0-A7通过译码器进行译码输出作为8253的片选信号，8253产生不同频率的脉冲来模拟音符，通过时间的长短来模拟音长，从而设计出一个功能完整的音乐播放器。
四．硬件电路设计及描述
4.1芯片介绍
（1）8086中央处理器
8086中央处理器是Intel系列的16位微处理器，有16根数据线和20跟地址线。
它主要由执行部件EU（ExecutionUnit）和总线接口部件BIU（BusinterfaceUnit）两部分组成。
8086拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个8位寄存器来存取，以及四个16位索引寄存器（包含了堆栈指标）。
资料寄存器通常由指令隐含地使用，针对暂存值需要复杂的寄存器配置。
它提供64K8位元的输出输入（或32K16位元），以及固定的向量中断。
大部分的指令只能够存取一个内存位址，所以其中一个操作数必须是一个寄存器。
运算结果会储存在操作数中的一个。
为了能够简单有效地进行对8086操作，故采用最小模式进行工作。
要使8086处于最小模式，首先要将MN/MX端置为高电平。
（2）74LS373地址锁存电路
74LS373为D锁存器，AD0-AD7为输入数据，输出Ao0-Ao7。
74LS373的输出端O0~O7可直接与总线相连。
当三态允许控制端OE为低电平时，O0-O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
当OE为高电平时，O0-O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。
当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。
当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。
引出端符号：
D0～D7数据输入端
OE三态允许控制端（低电平有效）
LE锁存允许端
O0-O7输出端
表274LS373真值表
Dn
LE
OE
On
H
H
L
H
L
H
L
L
X
L
L
Q0
X
X
H
高阻态
（3）74LS138译码电路
A0-A7通过译码电路输出作为8253的片选信号。
其工作原理如下：
a.当一个选通端E1为高电平，另两个选通端E2和E3为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。
比如：
A0A1A2=110时，则Y6输出端输出低电平信号。
b.可用在8086的译码电路中，扩展内存。
在该电路中，除了A2A1其他几位是11110**0的时候才能给CS送一个有效电平，而当A1A2=00,01,10,11之时即为F0H,F2H,F4H,F6H分别对应的是通道0，1，2，3的运行。
（4）定时/计数器8253A
主要功能：
a.每片上有3个独立的16位的减计数器通道。
b.对于每个计数器，都可以单独作为定时器或计数器使用，并且都可以按照二进制或十进制来计数。
c.每个通道都有6种工作方式，都可以通过程序设置或改变。
8253的内部结构如图所示，它主要包括以下几个主要部分：
图3.2.58253的内部结构
a.数据总线缓冲器
实现8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器，用以传送CPU向8253的控制信息、数据信息以及CPU从8253读取的状态信息，包括某时刻的实时计数值。
b.．读/写控制逻辑
控制8253的片选及对内部相关寄存器的读/写操作，它接收CPU发来的地址信号以实现片选、内部通道选择以及对读/写操作进行控制。
c．控制字寄存器
在8253的初始化编程时，由CPU写入控制字，以决定通道的工作方式，此寄存器只能写入，不能读出。
d．计数通道0#、1#、2#：
这是三个独立的，结构相同的计数器/定时器通道，每一个通道包含一个16位的计数寄存器，用以存放计数初始值，一个16位的减法计数器和一个16位的锁存器，锁存器在计数器工作的过程中，跟随计数值的变化，在接收到CPU发来的读计数值命令时，用以锁存计数值，供CPU读取，读取完毕之后，输出锁存器又跟随减1计数器变化。
音乐播放器工作于方式3：
方波发生器
当装入初值后，在GATE上升沿启动计数，OUT输出高电平；当计数完成一半时，OUT输出低电平。
计数过程:
当把方式3的控制字写入控制字寄存器后，输出端OUT变成高电平，作为初始电平。
再将计数初值写入计数初值寄存器CR中，再经过一个时钟周期，计数初值被移入计数执行单元CE中，从下一个时钟脉冲开始作减1计数，方式3的计数过程分为两种情况：
第一种情况：
计数初值为偶数，当作减1计数减到N/2时，输出端OUT端变成低电平，减到0时,输出端OUT变成高电平，并重新从初值开始新的计数过程。
若GATE为高电平，则一直重复同样的计数过程。
可见，输出端OUT输出连续的方波，故称方波发生器。
第二种情况：
计数初值为奇数，当作减1计数减到（N+1）/2以后，输出端OUT变成低电平，减到0时，输出端OUT又变成高电平。
并重新从初值开始新的计数过程。
这时输出端的波形为连续的近似方波。
门控信号的影响
工作在方式3时，门控信号GATE的功能与工作方式2一样，即GATE为高电平时，允许计数；GATE为低电平时停止计数。
GATE引脚上的信号从低电平跳到高电平时，将会重新把计数初值寄存器CR中的内容移入计数执行单元CE中，并以新装入的值重新开始计数。
五．软件设计流程（模块流程图）及描述
通过给8253定时器装入不同的计数值，可以使其输出不同频率的波形。
便可驱动扬声器发出不同频率的音调，要使该音调的声音持续一段时间，只要插入一段延时程序。
SI指向曲中的频率，BP指向曲中的时间节拍。
从SI的指向的音节表中取一个频率，只要不是0，即有效就再读取时间，然后转到start子程序，计算计数初值送入计数器，产生各种频率信号，再送至扬声器。
程序流程图
硬件电路图
图1电路仿真图
六．源程序代码（要有注释）
codesegment
assumecs:
code
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;音乐文件;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
freqdw2dup（262,294,330,262）
dw2dup（330,349,392）
dw2dup（392,440,392,349,330,262）
dw2dup（294,196,262）,0;歌曲频率
timedw8dup（10000）
dw2dup（10000,10000,20000）
dw12dup（9000）
dw6dup（18000）;歌曲时间节拍值
dw10000
regdw3
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;计数器3遍;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
start1:
movch,2
jmpstart
start:
decreg;减一计数
cmpreg,0
jeendd;循环三次结束
leasi,freq
leabp,time
leasp,reg
movdi,cs:
[si];频率
movbx,[bp]
jmpmusic
music:
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;送控制字;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
movdx,0F6h;控制端口
moval,10010110B;控制字
outdx,al
;;;;;;;;;;;;;;;频率计算并送8253;;;;;;;;;;;;;;
movdx,00h;设置被除数
movax,5000
divdi
movdx,0F4h
outdx,al
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
movax,1;频率
outdx,ax
movbx,20000;时间
wait1:
movcx,6;设循环次数6
delay1:
loopdelay1
decbx;循环持续bx次，即传进来的节拍时间
jnzwait1
;;;;;;;;;;;;;;;;;;定位到下一个音符;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
decbx
jnzwait1
addsi,2
addbp,2
movdi,cs:
[si]
cmpdi,0
jestart
movbx,[bp]
jmpmusic
;;;;;;;;;;;;;;;;;;程序结束;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
endd:
movdx,0F6h
moval,10010110B
outdx,al
codeends
endstart
七．课程设计体会
经过一个星期的课程设计，完成任务的效果和预想中有很大的出入，虽然中间遇到了一些问题，但经过我们的努力，还是把问题给解决了。
这次课程设计对我综合运用所学知识的能力的提高有不小的帮助，之前做的实验都是很简单的编程，跟硬件结合也没有这么复杂，实现的功能都比较简单，可是这次要实现的功能相对来说比较复杂，要求掌握的知识比较全面。
我们第一次做硬件设计，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说8255A芯片的使用，PROTUES软件的应用技巧，对汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，我们把以前所学过的知识又重新温故了一遍，起到了课程设计的预期效果。
参考文献
[1]史嘉权•微型计算机及应用•第四版•清华大学出版社，2008
[2]沈美明•IBM-PC汇编语言程序设计•第二版•清华大学出版社，2001
[3]付家才•微型计算机及其接口技术指导与题典[M]•化学工业出版社，2004
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