微机原理课程设计电子琴的设计.docx

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微机原理课程设计电子琴的设计

微机原理课程设计—电子琴的设计

　　　　　　　　课程设计任务书　　　　学生姓名：

　　刘沛　　专业班级：

　　电气0901　　指导教师：

张锐　　工作单位：

　　自动化学院　　题目:

　　计算机电子琴软件软件设计初始条件：

　　1.用于调试程序的IBM兼容PC机一台；　　2.安装DOS/WIN98操作系统或运行于DOS/WIN98兼容方式；　　3.EDIT等文本编辑器输入80x86汇编程序，MASM编译及链接程序。

要求完成的主要任务:

　　1.使用汇编语言设计一个运行于计算机的电子琴软件，软件应实现弹奏功或演奏。

其中弹奏：

用户每按一琴键弹奏相应音符；演奏：

按下某键后自动弹奏预存琴谱功能；还可以附加变调、变速和记录创作等其它功能。

2.说明书撰写格式应符合《课程设计说明书统一书写格式》。

时间安排：

　　1.程序框图设计，3天2.编程，4天3.调试，3天4.编写设计报告，4天　　指导教师签名：

　　　　年　　月　　日系主任签名：

　　年　　月　　日　　目录　　摘要································································I1设计任务和思路····················································1设计任务······················································1设计思路······················································12更件部分工作原理··················································28255工作原理·················································28253工作原理·················································23程序流程图························································4主程序流程图··················································4演奏子程序流程················································5音乐播放子程序流程············································6弹奏子程序流程图··············································6发音子程序流程图·············································74各部分功能实现说明················································7发音部分功能实现··············································7变调功能的实现················································8弹奏功能的实现················································8演奏功能的实现················································9歌曲选择功能实现········································9　　音乐播放功能实现········································95程序运行结果·····················································10结束语·····························································12

　　　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　线有3根：

CLK,GATE,OUT，CLK是脉冲输入端，GATE是门控信号，OUT是输出信号，计数器工作在减1状态。

其内部结构图和方式控制字格式如图4,图5所示。

　　其中当计数器工作在方式3时,输出信号为方波信号。

CLK0D0-D数据总线缓内7冲器计数器0部GATE总0OUT0线CLK1RDR/W逻辑电WR路计数器1GATEA01A1OUT1CS　　CLK2控制寄存器计数器2GATE2OUT2图48253内部结构图　　　　D7D6D5D4D3D2D1D0计数器选择计数方式00计数器00二进制00计数器锁存工作方式选择01计数器11BCD计01读写低8位000方式010计数器2数10读写高8位001方式111不用11读写16位×10方式2×11方式3100方式4101方式5　　图58253控制字格式　　　　PC机内8253的通道0,通道1,通道2，控制口的端口地址分别为：

40H,41H,42,43H。

因为扬声器是通道2来控制的，故应选择通道2，工作方式选为方式3，输出的信号则为方波信号。

　　　　3　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　3程序流程图　　主程序流程图　　主程序的流程图如下图所示:

开始显示输入提示信息　　从键盘读入字符N为q？

YY为d？

结束NY选择低音为z？

NY选择中音为g？

N选择高音显示输入提示从键盘读入字符Y为q？

YN调用演奏子程序为p？

NY调用弹奏子程序为1~8？

N　　图6主程序流程图　　　　4　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　演奏子程序流程图　　当按键为p为时，调用音乐播放子程序，音乐播放子程序的流程图如下图所示。

　　NY显示输入提示从键盘读入字符为q？

NY返回为1？

NY调用音乐1播放子程序为2？

调用音乐2播放子程序显示输入提示从键盘读入字符Y为q？

N返回为c？

NY图7音乐播放子程序流程图　　　　5　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　音乐播放子程序流程图　　演奏时,通过判断按键为1或2来调用音乐播放子程序1或2,音乐播放子程序流程图如图8所示。

　　　　计数器清零CL自增1CL>歌曲NY返回查表得相应频率计算计数初值调用发音子程图8音乐播放子程序流程图　　弹奏子程序流程图　　当按键为1-8时，调用演奏子程序，演奏子程序的流程图如下图所示：

　　　　　　图9演奏子程序流程图　　6　　　　查表得相应频率计算计数初值调用发音子程序返回武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　发音子程序流程图　　在弹奏和演奏时都需调用发音子程序，发音子程序的作用是控制扬声器的　　发音，其流程图如下：

　　　　　　8253初始化开扬声器延时关扬声器返回图10发音子程序流程图　　4各部分功能实现说明　　发音部分功能实现　　更件的连接形式可知，扬声器的开断是8255的PB0和PB1以及8253通道2同时控制的，PB0和PB1同时为高电平时，扬声器开，有一个为低电平时，扬声器关断，又知8255B口地址为61H,8253通道2地址为42H,控制口地址为43H。

具体程序编写如下。

　　8253初始化程序段：

　　moval,10110110b　　；选择8253的通道2，并设置为工作方式3out43h,al　　movax,bx　　out42h,al　　；将计数初值的低8位写入计数通道moval,ah　　out42h,al　　；将计数初值的高8位写入计数通道　　开扬声器程序段：

　　inal,61h　　;读入B口数据　　oral,03h　　;将PB0和PB1置1　　out61h,al　　;将设置好的数据送回B口　　关扬声器程序段：

　　inal,61h　　;读入B口数据　　andal,0fch　　;将PB0和PB1置0　　out61h,a　　;将设置好的数据送回B口　　7　　

　　　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　变调功能的实现　　扬声器发音的频率是8253产生方波的频率决定的，而方波频率又是通道的计数初值来决定的，因此可以通过改变通道的计数初值来实现变调功能。

计数初值N=时钟频率/音阶频率，时钟频率为=1234DCH，可以将相应音调对应的时钟频率存入内存单元，当选择相应的音调时，计算计数初值时，采用对应的时钟频率值，具体程序如下。

　　　　cmpal,’d’　　；为d则选择低音　　jnej1　　　　movnum2,50　　jmpchoice　　j1:

cmpal,’z’　　；为z则选择中音　　　　jnej2　　　　movnum2,12h　　jmpchoice　　　　j2:

cmpal,’g’　　；为g则选择高音　　jneloop0　　　　movnum2,06h　　其中，num1和num2中存放的是时钟频率值，num1中固定为34DCH，选择低音时，num2值设为50，中音时设为12H，高音时设为06H。

计算计数初值程序如下：

　　movax,num1　　　　movdx,num2　　　　div音符频率　　通过这样的设置，即可实现电子琴的变调功能。

　　　　弹奏功能的实现　　当按键为数字1-8时，选择弹奏功能，通过对按键的判断，求得其偏移地址，然后通过查表得其相应频率值，再上述计算计数初值的方法求得计数初值，然后将计数初值送人8253的通道2，最后调用发音子程序即实现弹奏功能。

具体程序段如下：

　　subal,31h　　;求偏移量　　shlal,1　　movbl,al　　;保存偏移量　　movbh,0　　movax,num1　　;计算计数初值　　movdx,num2　　divwordptr[tab+bx]　　movbx,ax　　;保存计数初值　　　　8　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　演奏功能的实现　　歌曲选择功能实现　　当按键为p时，选择演奏功能，播放预存的音乐，于预存了两首歌曲，因　　此需进行选择，按下p后，显示输入提示信息，按1或2选择对应的歌曲，然后调用相应的音乐播放子程序，播放完后显示输入提示信息，按q退出，按c继续。

具体程序实现如下：

　　loop2:

movdx,offsetmesg1　　;显示输入提示信息　　movah,09hint21h　　movah,07h　　；从键盘读入一个字符int21h　　cmpal,’q’　　；为q则退出jechoice　　cmpal,’1’　　；为1则选择歌曲1jnenext1callmusic1jmploop3　　next1:

cmpal,’2’　　；为2则选择歌曲2　　jneloop2　　；不为q，1,2则重新选择callmusic2　　loop3:

movdx,offsetmesg2　　；播放完后显示输入提示信息　　movah,09hint21h　　movah,7　　；从键盘读入一个字符int21h　　cmpal,’q’　　；为q则返回jechoice　　cmpal,’c’　　；为c则继续播放jeloop2jmploop3　　　　音乐播放功能实现　　选择歌曲后，调用对应的音乐播放子程序，音乐播放需用到循环结构，　　首先将计数器清零，接着计数器自增1，求得偏移量，然后通过查表的到相应的频率，再计算计数初值，将计数初值送人8253计数通道，调用发音子程序，若计数器的值大于歌曲长度，则返回。

具体程序段如下。

　　9　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　movcl,0　　　　；将计数器清零　　ad:

inccl　　　　；计数器值自增1　　cmpcl,31　　　　；计数器值若大于歌曲长度，则返回jereturn　　moval,cl　　　　　　subal,1　　　　；求偏移量shlal,1　　movbl,al　　　　；保存偏移量movbh,0　　movax,num1　　；计算计数初值movdx,num2　　divwordptr[song2+bx]movbx,ax　　callspeaker　　；调用发音子程序jmpad　　5程序运行结果　　运行程序后，显示如下界面,等待输入字符。

　　　　图11程序运行结果图1　　按提示输入字符，按q则退出，按d选择低音，按z选择中音，按g选择高音，选择音调后，显示如下界面：

　　　　图12程序运行结果图2　　　　等待输入字符，按q则退出，按p则演奏，按数字1-8则弹奏。

按下p后，程序运行如下：

　　10　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　图13程序运行结果图3　　　　按提示输入字符，按下q则返回，按下1或2进行歌曲选择，歌曲播放完后程序运行如下：

　　　　图14程序运行结果图4　　　　按提示按下键盘，若按下q，则推出，若按下c，则继续播放歌曲。

下面是按下c后的运行结果：

　　　　　　图15程序运行结果图5　　　　11　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　结束语　　通过这次课程设计,我从中学到了许多从课本上学不到的东西,锻炼了自己编程的能力,最后程序运行时能够实现目标，我感到很有成就感，从中也获得了很多乐趣，当然，最重要的是加深了我对课本理论知识的理解。

当刚看到这个课设题目时，我感到无从下手，因为我都不知道PC机的内部具体结构，从理论课上只是了解了CPU的结构和工作原理，以及几个接口芯片的工作原理，还有汇编语言的一些基本指令。

但我没有被吓到，我冷静下来思考后，发现其本质就是控制PC机内扬声器的发音，通过查阅资料我了解了PC机内扬声器的电路连接形式，发现它是接口芯片8255和8253共同控制的，8255的PB0作为8253通道2的门信号，而8255的PB1和8253通道2的输出相与后的信号作为扬声器的驱动信号，了解了其内部接线方式后，思路也就有了，要想让扬声器发声，8255的PB0和PB1必须同时为高电平，其中之一为低电平时，扬声器就不能发声，而发声的音调则可通过改变8253的计数初值来实现，接下来的任务就是通过编程来控制8255和8253，从而间接地控制扬声器的发声规律，而8255和8253这两个接口芯片在理论课上都已介绍过，对其工作原理和编程方法都有一定的了解，看到这些熟悉的内容时，我淡定了很多。

有了思路之后，我并没有急着写程序，因为我怀疑是不是每台PC机的扬声器接线方式都是这样的，所以我开始只编了一段控制扬声器发音的程序，来看看程序运行时扬声器到底发不发音，结果发声了，这让我很惊喜，也很有动力，更加激发了我的兴趣，接下来我就开始编写实现指定功能的程序了，首先是最简单的弹奏功能，通过对按键的判断来发出相应频率的声音，因为要判断按键，所以很自然地就想到了CMP指令，在计算计数初值时，因为要用到相应音符的频率，所以需要将按键转换为音符的频率，我开始想用课本上常见的XLAT换码指令，但AL存放的数最大为128，很明显容量不够，于是我采用了基址+变址的寻址方法，在编程的过程中，于要程序实现多个功能，所以用子程序的结构会比较方便，需要完成某个功能时，只需调用相应子程序就可以了，这样会使得程序的结构清楚明了；在开扬声器和关扬声器之间需要一定的延时，当把计数器置为0ffffh时，延时还是显得太短，于是延时我采用了AX和CX相配合的方式，使得延时达到预期的目的；在完成基本功能后，我还试着加上一些附加功能，比如变调，录音，通过我的不断尝试，终于把变调功能实现了，但录音功能没能像预期的那样。

总之，这次课程设计让我学到了许多从课本上学不到的知识，加深了对理论知识的理解，激发了我对汇编语言的兴趣。

上理论课时，只是老师讲，我们听，那些指令让我感到很枯燥，因为不知道它到底有什么作用，而这次课程设计刚好把这些指令应用到了实际中来，加深了对各种指令功能的理解，最后功能实现时，感到很有成就感，觉得汇编语言很神奇，激发了我对它的兴趣。

　　　　12　　

　　　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　

　　　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　movax,12loop4:

movcx,0ffffhloop5:

looploop5　　decax　　jnzloop4　　popcx　　popax　　retdelayendp　　done:

movax,4c00h　　int21hcodeendsendstart　　　　本科生课程设计成绩评定表　　18　　　　武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书　　姓　　名专业、班级刘沛性　　别男电气0901班课程设计题目：

　　计算机电子琴软件设计课程设计答辩或质疑记录：

　　成绩评定依据：

评定项目1.选题合理、目的明确（10分）2.设计方案正确、具有可行性、创新性3.设计结果4态度认真、学习刻苦、遵守纪律（10分）5.设计报告的规范化、