微機原理與匯編語言課設(shè)——電子琴

1、微機原理與匯編語言課程設(shè)計電子琴學(xué) 院： 計算機科學(xué)技術(shù) 專 業(yè)： 計算機科學(xué)與技術(shù)（工） 班 級： 計 13-1 班 姓 名： 肖林英 學(xué) 號： 2013170101 25 指導(dǎo)教師： 陳微 2016年 6 月 10 日微機原理與匯編語言課程設(shè)計任務(wù)書一、題目：電子琴二、設(shè)計的目的1. 掌握利用PC機揚聲器發(fā)出不同頻率聲音的方法；2. 學(xué)習利用系統(tǒng)功能調(diào)用從鍵盤上讀取字符的方法；3. 掌握定時器/計數(shù)器8253的工作原理；三、設(shè)計要求編寫程序，程序運行時使PC 機成為一架可演奏的“鋼琴”。當按下數(shù)字鍵1-8時，依次發(fā)出1，2，3，4，5，6，7，七個高音和低音，Esc 則退出演奏狀態(tài)。獨立完

2、成課程設(shè)計。四、設(shè)計內(nèi)容及步驟1PC 機揚聲器電路電路圖如圖1所示：圖1 PC 機揚聲器控制電路通過給8253定時器裝入不同的計數(shù)值，可以使其輸出不同頻率的波形。當與門打開后，經(jīng)過放大器的放大作用，便可驅(qū)動揚聲器發(fā)出不同頻率的音調(diào)。為使該音調(diào)的聲音持續(xù)一段時間，要插入一段延時程序，之后再將揚聲器關(guān)閉（關(guān)閉與門）。2建立音頻表要使計算機成為可彈奏的簡易電子琴，需要使用系統(tǒng)調(diào)用的01H 功能以接收鍵入字符，并且要建立一張音頻表。五、課程設(shè)計工作量每人的程序量應(yīng)在100行有效程序行以上，不得抄襲，否則給不及格成績。六、課程設(shè)計工作計劃2016年6月6日 指導(dǎo)教師講課，學(xué)生準備文獻資料；2016年6月

3、6日2016年6月10日 每人完成自己程序并能獨立演示；2016年6月10日下午驗收，學(xué)生撰寫課程設(shè)計報告。指導(dǎo)教師簽字： 專業(yè)主任簽章： 微機原理與匯編語言課程設(shè)計指導(dǎo)教師評語與成績指導(dǎo)教師評語：課程設(shè)計表現(xiàn)成績： 課程設(shè)計驗收成績： 課程設(shè)計報告成績： 課程設(shè)計 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 2016年 月 日目 錄一、概述11.課題描述12.程序設(shè)計目的1二、 需求分析1三、總體設(shè)計21.電子琴程序22.單音調(diào)子程序SOUND3四、詳細設(shè)計31.揚聲器32.界面設(shè)計4五、調(diào)試與運行結(jié)果說明51.主界面52.退出界面6六、課程設(shè)計總結(jié)6七、結(jié)束語7八、程序清單7參考文獻14 一、概述1.課題描

4、述隨著社會發(fā)展，計算機硬件技術(shù)越來越多的應(yīng)用到生活中的各個領(lǐng)域，人們對軟硬件技術(shù)結(jié)合開發(fā)出來的產(chǎn)品的要求越來越迫切，需求日益增加，如今用軟硬件結(jié)合設(shè)計電子產(chǎn)品已經(jīng)成為了一大時尚。本設(shè)計編寫的一個用PC機模擬電子琴的程序，利用PC機中的8253和鍵盤的按鍵模擬電子琴8個音節(jié)的發(fā)聲。編程使計算機的數(shù)字鍵1、2、3、4、5、6、7、8作為電子琴按鍵，按下即發(fā)出相應(yīng)的音階。在本次課程設(shè)計中，考察了我們編程的技巧、運用Debug動態(tài)調(diào)試工具進行程序的調(diào)試的能力。同時，本道設(shè)計題目還檢查了我們對匯編語言這門課程的基本知識的掌握程度。只有掌握匯編語言基本編程方法，掌握程序各部分功能及其相互聯(lián)系、相互作用，并

5、要熟悉基本的音樂知識，才能獨立的把程序?qū)懗鰜恚拍馨殉绦驅(qū)懞?。開發(fā)工具：匯編語言 MASM FOR WINDOWS2.程序設(shè)計目的課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生運用有關(guān)課程的基礎(chǔ)理論和技能解決實際問題，進一步提高學(xué)生本專業(yè)必要的基本技能、方法和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)之一。通過課程設(shè)計使學(xué)生受到設(shè)計方法的初步訓(xùn)練，能用文字、圖形和現(xiàn)代設(shè)計方法簡要、系統(tǒng)、正確地表達設(shè)計成果。微機原理與匯編語言課程設(shè)計 主要是訓(xùn)練學(xué)生綜合運用學(xué)過的微機原理的軟件和硬件知識，獨立完成一個實際的微機應(yīng)用設(shè)計系統(tǒng)，并在實驗室實現(xiàn)。此次課設(shè)是對個人的程序設(shè)計方法和技能的基本訓(xùn)練，鞏固在課堂上學(xué)到的有關(guān)程序設(shè)計的基本知識和基本方法，為學(xué)習后

6、繼的基礎(chǔ)課和專業(yè)課打下堅實的基礎(chǔ)。課設(shè)所用的是匯編語言，它是一種機器語言，是計算機能提供的最快最有效的語言，也是能夠利用計算機所有硬件性能并能直接控制硬件的語言。實驗不僅培養(yǎng)了實際動手能力，也進一步學(xué)習了匯編語言的結(jié)構(gòu)和使用方法，提高了匯編語言的水平。2、 需求分析本實驗是利用微機原理試驗箱、8255芯片、8253芯片、鍵盤、揚聲器等硬件設(shè)備，設(shè)計簡易電子琴。首先利用了編程程序，編輯了8255芯片控制字, 對其進行初始化，使其工作在方式0，即基本輸入輸出狀態(tài)，將8255的A端口設(shè)置為輸出,C端口進行,經(jīng)CPU運算后, 輸出到8253芯片的A端口中，由此實現(xiàn)對其的初始化。將8253芯片設(shè)置為工作

7、在方式3，即輸出對稱方波狀態(tài)。A端口為輸入，“OUT”指令可將輸出對應(yīng)一定頻率的方波送到揚聲器中，由此實現(xiàn)發(fā)聲。本實驗通過頻率大小控制發(fā)出聲音的高低，通過對延時程序的調(diào)用控制發(fā)出聲音的長短。并通過所編程序?qū)崿F(xiàn)對鍵盤的重復(fù)掃描，重而可以彈奏多個音符的試驗?zāi)康?。三、總體設(shè)計 1.電子琴程序由于是用鍵盤的數(shù)字鍵1-8，要先讀取鍵盤的輸入，判斷輸入是否在1-8之間，不在就退到主菜單，若是就根據(jù)鍵值查表找出相應(yīng)的頻率，計算初值，調(diào)用發(fā)音子程序即可，此時的音長固定。初值的計算方法是用輸入的clk頻率除以音符的頻率。程序流程圖如圖1所示。YNYN顯示提示信息等待鍵盤按鍵放入ALAL30>AL查表FRE

8、Q得頻率計算初值，置音長返回主菜單調(diào)用8253初始化程序AL 小于1AL大于8圖1.1 電子琴程序流程圖2.單音調(diào)子程序SOUND單音調(diào)子程序的調(diào)用前需要進行以下幾個方面工作：(1)確定相應(yīng)的音調(diào)所對應(yīng)的頻率，查表可以得到，再由頻率得到對應(yīng)的8253計數(shù)初值。(2)確定音長，即一個音符所持續(xù)的時間。在單音調(diào)子程序中實現(xiàn)發(fā)出一個音符的聲音，持續(xù)所需的時間，流程圖如圖2所示： 讀取8253計數(shù)初值和音長8253置初值開啟與門和8253GATE延時關(guān)閉與門和8253GATE返回圖2.1 單音調(diào)子程序流程圖 四、詳細設(shè)計1.揚聲器在PC/XT機中，揚聲器接口電路由8255A-5、8253-5、驅(qū)動器和

9、低通濾波器等構(gòu)成，其中8253-5是音頻信號源，8255A-5作控制器，驅(qū)動器用來增大8253-5輸出的TTL電平信號的驅(qū)動能力，低通濾波器將脈沖信號轉(zhuǎn)換成接近濾波的音頻信號，去驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。8253-5的計數(shù)器2的CLK2端所加的時鐘脈沖頻率為1.19318MHZ。可根據(jù)這個頻率和所要產(chǎn)生的聲音頻率，計算出定時常數(shù)，經(jīng)編程讓計數(shù)器2輸出指定頻率的波形。8255A-5的PB0接8253-5的GATE2，作為計數(shù)器的門控信號，允許或禁止8253-5計數(shù)。8255A-5的PB1接與門U87的一個輸入端，用來對計數(shù)器2的OUT2端輸出的波形作進一步的控制，當PB1=1時，8253-5從OUT2輸出

10、的波形才能通過與門U87送到驅(qū)動器75477的A端，送到揚聲器插座使之發(fā)聲。當PB1=0時，OUT2輸出的波形不能通過與門，揚聲器不會發(fā)聲。當PB1PB0=11時揚聲器能連續(xù)發(fā)聲。 2.界面設(shè)計主界面為一架電子琴，并采用漂亮的字體作為提示語。利用int 10h實現(xiàn)，利用宏定義畫線和矩形。DRAWSQRE MACRO START_X,START_Y,END_X,END_Y,COLORLOCAL ROW_UP,ROW_DOWN,RANK_LEFT,RANK_RIGHTPUSH AX PUSH BX PUSH CX PUSH DX PUSH SI MOV AH,0CH MOV AL,COLOR MO

11、V BH,0 MOV CX,START_X MOV DX,START_YROW_UP: ;畫上邊 INT 10H INC CX CMP CX,END_X JNE ROW_UPRANK_RIGHT: ;畫右邊 INT 10H INC DX CMP DX,END_Y JNE RANK_RIGHT MOV CX, START_X ;下邊起始點 MOV SI,END_X INC SIROW_DOWN: ;畫下邊 INT 10H INC CX CMP CX,SI JNE ROW_DOWN MOV DX,START_Y ;右邊起始點 MOV CX,START_XRANK_LEFT: ;畫右邊 INT 10

12、H INC DX CMP DX, END_Y JNE RANK_LEFT POP SI POP DX POP CX POP BX POP AXENDM五、調(diào)試與運行結(jié)果說明1.主界面圖5.1 主界面2.退出界面圖5.2 退出界面六、課程設(shè)計總結(jié)本次課程設(shè)計由我、鄧云杰、劉萌萌三個同學(xué)協(xié)作共同完成。通過這次的課程設(shè)計，讓我對微機原理與匯編語言這門課有了更深的認識，系統(tǒng)的掌握了微機原理與匯編語言的應(yīng)用知識。 這次課程設(shè)計我們做的是用PC機模擬電子琴發(fā)聲，通過老師的提示及相關(guān)實驗指導(dǎo)書的資料我們找到了入手點，在已有基礎(chǔ)題目的基礎(chǔ)上加入創(chuàng)新內(nèi)容。在基礎(chǔ)功能的實現(xiàn)上并沒有遇到問題，主要也是有參考內(nèi)容的指

13、導(dǎo)，同時通過參考內(nèi)容更好的把握了設(shè)計的整體思路及各個模塊的細節(jié)。但是在拓展功能上就有不少的問題。對于在程序設(shè)計中出現(xiàn)的一些問題，我們通過翻閱相關(guān)資料和請教老師，最終都得到了解決。 雖然此次課程設(shè)計的過程是艱辛的，但結(jié)果還是令我們比較欣慰的。提高了自己的分析解決問題的能力，并且使自己所學(xué)的知識與實踐相結(jié)合，應(yīng)用到實踐當中。遇到問題時，應(yīng)該對自己有信心，但也要知道自己的不足，認真去查閱資料和學(xué)習不懂的知識。另外在本次課程設(shè)計中，培養(yǎng)了同學(xué)之間協(xié)作精神，有問題時一起討論共同解決問題，提高了自己的合作能力。七、結(jié)束語 匯編語言作為一種低級程序設(shè)計語言，既然是低級所以應(yīng)該是最底層的，與我們計算機內(nèi)部的結(jié)

14、構(gòu)聯(lián)系應(yīng)該聯(lián)系很密切，而且在我們學(xué)習中也深刻的了解到了這一點 。比如說后來學(xué)到的寄存器、 中斷、 還要各種尋址方式以及進棧出棧, 好多的就是設(shè)計到計算機硬件 。 學(xué)完匯編這門課我也對之前的高級語言中的一些知識有了更新的認識, 能夠讓我們更好的理解高級語言,尤其是高級語言中的 C語言。匯編語言對于內(nèi)存的操作都是基于內(nèi)存地址的,而 C語言中最令人頭疼的指針概念,說白了就是內(nèi)存的地址指針的學(xué)習和應(yīng)用中最頭疼的就是在指針這個抽象的概念和實際的內(nèi)存單元之問建立思維映射, 而這些恰恰是我們在匯編語言學(xué)習中頻繁做的一件平常事另外,對于 c語言中的數(shù)據(jù)類型形參實參函數(shù)調(diào)用全局變量局部變量等概念及操作, 我們都

15、可以用匯編語言中的一些操作相關(guān)聯(lián), 把這些抽象的概念和過程, 通過匯編語言形成一個具體的映像, 深度割析,這樣我們才能真正的學(xué)會學(xué)好 C 語言計算機科學(xué)的各個方面是一個統(tǒng)一的整體, 只有多方面穿插, 交互才能更好的搭建計算機知識體系。 我想如果想學(xué)好計算機編程技能, 如果想做一名合格的編程人員, 如果想在計算機編程之路走的更遠, 我們也必須從匯編語言開始, 才能完整、完善的建立計算機編程知識體系! 所以對于我自己來說, 要以今天的學(xué)習為跳板, 為今后的匯編語言的繼續(xù)學(xué)習打好基礎(chǔ)。愿自己在計算機這條道路上越走越遠。本次設(shè)計得到了老師的大力支持和幫助，其中老師對此次設(shè)計的題目的主要難度以及一些要求

16、和目的給出了詳細的解釋。同學(xué)對設(shè)計中遇到的匯編語言方面的知識給予了很大的幫助。 感謝陳微老師這學(xué)期對我們的諄諄教導(dǎo)、對微機原理課程的認真講解以及對課程設(shè)計的細心指導(dǎo)。您的認真負責讓我感覺到了一個電腦工作者所要具備的素質(zhì)，您的講課風格讓我對微機原理這門課產(chǎn)生了濃厚興趣，并會更努力的去學(xué)習它！ 八、程序清單DRAW MACRO START_X,START_Y,END_X,END_Y,COLOR LOCAL DRAW_NEXT;local:避免宏重復(fù)調(diào)用時，標號的重復(fù);功能:畫填充的矩形;使用條件:START_X<END_X,START_Y<END_YPUSH AXPUSH BX PUS

17、H CX PUSH DX MOV AH,0CH ;寫像素點 MOV AL,COLOR ;設(shè)置顏色 MOV BH,0 ;選用頁號0 MOV CX,START_X ;列起始點 MOV DX,START_Y ;行起始點DRAW_NEXT: INT 10H ;畫點 INC CX ;畫橫線 CMP CX,END_X ;比較行是否畫完 JNE DRAW_NEXT ;畫另一行 MOV CX, START_X ;另一行的起始點 INC DX CMP DX,END_Y ;比較列是否畫完 JNE DRAW_NEXT ;未完繼續(xù)畫 POP DX POP CX POP BX POP AXENDMDRAWSQRE MA

18、CRO START_X,START_Y,END_X,END_Y,COLORLOCAL ROW_UP,ROW_DOWN,RANK_LEFT,RANK_RIGHT;功能：畫不填充的矩形PUSH AX PUSH BX PUSH CX PUSH DX PUSH SI MOV AH,0CH MOV AL,COLOR MOV BH,0 MOV CX,START_X MOV DX,START_YROW_UP: ;畫上邊 INT 10H INC CX CMP CX,END_X JNE ROW_UPRANK_RIGHT: ;畫右邊 INT 10H INC DX CMP DX,END_Y JNE RANK_RIG

19、HT MOV CX, START_X ;下邊起始點 MOV SI,END_X INC SIROW_DOWN: ;畫下邊 INT 10H INC CX CMP CX,SI JNE ROW_DOWN MOV DX,START_Y ;右邊起始點 MOV CX,START_XRANK_LEFT: ;畫右邊 INT 10H INC DX CMP DX, END_Y JNE RANK_LEFT POP SI POP DX POP CX POP BX POP AXENDMDATAS SEGMENT;此處輸入數(shù)據(jù)段代碼 DATA1 DB 49h,56h,62h,66h,74h,83h,94h,10h ;音頻表

20、NUM DB ? ;NUM為8253計數(shù)器初值的序號 ;白色琴鍵坐標 ST_LX DW 50,61,72,83,94,105,116 ST_MX DW 127,138,149,160,171,182,193 ST_HX DW 204,215,226,237,248,259,270 ST_Y DW 50 ED_LX DW 60,71,82,93,104,115,126 ED_MX DW 137,148,159,170,181,192,203 ED_HX DW 214,225,236,247,258,269,280 ED_Y DW 90 ;黑色琴鍵坐標 BT_X DW 57,68,90,101,1

21、12 DW 134,145,167,178,189 DW 211,222,244,254,265 BT_Y DW 50 BD_X DW 64,75,97,108,119 DW 141,152,174,185,196 DW 218,229,251,262,273 BD_Y DW 70 ;定義在屏幕繪制字 START_COL DB ? ;存儲起始行 TEXT DB 16 ;起始行 DB 2 ;起始列 DB 31H ;字體顏色 DB 'This Is My Curriculum Design',0FFH DB 'Thank You For Your Support',

22、0FFH DB '1.PRESS 18 TO PLAY',0FFH DB '2.PRESS ESC TO EXIT',0FFH,0FFH ;顯示字DATAS ENDSSTACKS SEGMENT;此處輸入堆棧段代碼STACKS ENDSCODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKSMAIN PROC NEARSTART: ;此處輸入代碼段代碼CALL INIT ;調(diào)用初始化程序 MOV BX,OFFSET DATA1 ;獲取音頻表 SKY: MOV AH,07H ;無回顯過濾的字符輸入 AL=8位數(shù)據(jù) INT 2

23、1H CMP AL,27 ;如果按CTRL+C，退出 JE EXIT1 CMP AL,31H ;若AL小于1，循環(huán)，否則繼續(xù)執(zhí)行程序，31H是ASKII碼'1' JL SKY CMP AL,38H ;若AL大于8，循環(huán)，否則繼續(xù)執(zhí)行程序，38H是ASKII碼'8' JG SKY SUB AL,31H MOV AH,00H MOV DI,BX+SI MOV SI,AX MOV NUM,AL ;將所獲取的鍵值賦給8253計數(shù)器 MOV AL,BXSI ;寄存器基址加變址尋址方式 PUSH BX CALL INIT1CALL WAITFIN AL,61HAND AL,

24、0FCHOUT 61H,AL ; 關(guān)閉揚聲器 JMP SKYMAIN ENDP ;8253初始化子程序INIT1 PROC NEAR ;選擇方式三通道二 MOV DL,0AH ;控制揚聲器聲音MUL DL MOV DI,AX MOV AL,0B6H OUT 43H,AL MOV DX,0012H MOV AX,34DEH DIV DI OUT 42H,AL MOV AL,AH OUT 42H,AL IN AL,61H ;聲音開始 MOV AH,AL OR AL,03H OUT 61H,AL RETINIT1 ENDP;延時子程序WAITF PROC NEAR PUSH AX ;保護寄存器WAI

25、TF1: IN AL,61H ;讀取PB端口值A(chǔ)ND AL,10H ;低四位清零CMP AL,AH JE WAITF1 MOV AH,AL LOOP WAITF1 POP AX RET WAITF ENDP INIT PROC NEAR;初始化屏幕：畫琴鍵MOV AX,DATAS MOV DS,AX MOV AH,0 ;設(shè)置屏幕 MOV AL,0DH INT 10H ;BIOS 對屏幕及顯示器所提供的服務(wù)程序 MOV AH,0BH MOV BH,0 MOV BL,09H ;背景色 INT 10H CALL SHOW_TEXT DRAW 45,30,285,94,05H DRAWSQRE 45,30,285,94,0DH DRAWSQRE 49,48,280,49,00H LEA SI,ST_LX ;畫21個白色鍵 LEA DI,ED_LX MOV CX,21INIT_DRAW: DRAW SI,ST_Y,DI,ED_Y,0FH DRAW SI,90,DI,93,07H ;陰影 ADD SI,2 ADD DI,2 LOOP INIT_DRAW LEA SI,BT_X ;畫15個黑色鍵 LEA DI,B