《微機原理與應(yīng)用》課程設(shè)計

電子音樂播放器一、 課程設(shè)計的目的和意義學(xué)習(xí)和掌握計算機中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計技術(shù)，學(xué)會針對不同的要求設(shè)計匯編程序代碼，充分認識理論知識對應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進一步加強理論知識與應(yīng)用相結(jié)合的實踐和鍛煉。通過這次設(shè)計實踐能夠進一步加深對專業(yè)知識和理論知識學(xué)習(xí)的認識和理解，使自己的設(shè)計水平和對所學(xué)知識的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到全面提高。二、 設(shè)計要求利用8254作為音階頻率發(fā)生器，應(yīng)先對至少兩段音樂進行編碼后存入音符表，并建立好音階表，每段音符長度不能少于60個，每首連續(xù)播放3遍后，自動播放下一段音樂，幾段音樂播完后，循環(huán)播放，直到有鍵盤輸入任意字符時停止，并且使用8255作為控制開關(guān)的并行輸入接口，輸入開關(guān)選擇的音樂控制信號。三、 設(shè)計總框圖

四、設(shè)計設(shè)計思路說明:電子音樂播放器屬于接口電路的連接使用，本設(shè)計是以8254芯片為核心的發(fā)生系統(tǒng)。8086CPU在形成系統(tǒng)總線后，通過和8254及8255的連接使用可以很好的驅(qū)動揚聲器發(fā)音。系統(tǒng)初始化后，8255通過B通道，從控制開關(guān)讀取所需的控制字，并送入8086CPU中進行判斷，選擇不同的播放音樂。使8254的通過0號計數(shù)器工作在“頻率發(fā)生器”方式3,向發(fā)生器發(fā)出不同頻率的方波。當給定不同的計數(shù)初值時可以使揚聲器發(fā)出不同頻率的音響。五、程序流程圖六、接口電路原理圖1、8254的基本知識8254占用4個端口，3個定時器各占1個，控制端口占1個。8254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它主要包括以下幾個主要部分：Dt~Do內(nèi)部數(shù)據(jù)總線Dt~Do內(nèi)部數(shù)據(jù)總線8254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）.數(shù)據(jù)總線緩沖器實現(xiàn)8254與CPU數(shù)據(jù)總線連接的8位雙向三態(tài)緩沖器，用以傳送CPU向8254的控制信息、數(shù)據(jù)信息以及CPU從8254讀取的狀態(tài)信息，包括某時刻的

實時計數(shù)值。.讀/寫控制邏輯控制8254的片選及對內(nèi)部相關(guān)寄存器的讀/寫操作，它接收CPU發(fā)來的地址信號以實現(xiàn)片選、內(nèi)部通道選擇以及對讀/寫操作進行控制。.控制字寄存器在8254的初始化編程時，由CPU寫入控制字，以決定通道的工作方式，此寄存器只能寫入，不能讀出。.計數(shù)通道0#、1#、2#：這是三個獨立的，結(jié)構(gòu)相同的計數(shù)器/定時器通道，每一個通道包含一個16位的計數(shù)寄存器，用以存放計數(shù)初始值，一個16位的減法計數(shù)器和一個16位的鎖存器，鎖存器在計數(shù)器工作的過程中，跟隨計數(shù)值的變化，在接收到CPU發(fā)來的讀計數(shù)值命令時，用以鎖存計數(shù)值，供CPU讀取，讀取完畢之后，輸出鎖存器又跟隨減1計數(shù)器變化。.8254外部引腳8254芯片是具有24個引腳的雙列直插式集成電路芯片，其引腳分布如圖所示。8254芯片的24個引腳分為兩組，一組面向CPU，另一組面向外部設(shè)備，各個引腳及其所傳送信號的情況，介紹如下：1.D7~D0：雙向、三態(tài)數(shù)據(jù)線引腳，與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)線連接，傳送控制、數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息。RD:來自于CPU的讀控制信號輸入引腳，低電平有效。WR:來自于CPU的寫控制信號輸入引腳，低電平有效。CS:芯片選擇信號輸入引腳，低電平有效。數(shù)據(jù)蠲控制絡(luò)電源,VCC地876543211O543867-MD數(shù)據(jù)蠲控制絡(luò)電源,VCC地876543211O543867-MD1111JIJIJIJIJIJ1CLKOGATEOOUTO計數(shù)器0號■*—CLK1■*—GATE1—*-OUTl計數(shù)器1號(6).8254端口地址ZCS/RD/WRAlA2寄存器選擇與操作01000寫九計數(shù)器#00r001寫理計數(shù)器#101010寫&計數(shù)器#201.01；1 寫衣控制寄存器00100讀計數(shù)器#000101讀計數(shù)器#100.11.0讀計數(shù)器#空00111.無操作（二烝卜1XXXX黑止1二忍缶：01.-1.XX無操作（二態(tài)）8254端口地址(7).8254功能8253A既可作定時器又可作計數(shù)器：計數(shù)：計數(shù)器裝入初值后，當GATE為高電平時，可用外部事件作為CLK脈沖對計數(shù)值進行減1計數(shù)，每來一個脈沖減1,當計數(shù)值減至0時，由OUT端輸出一個標志信號。定時：計數(shù)器裝入初值后，當GATE為高電平時，由CLK脈沖觸發(fā)開始自動計數(shù)，當計數(shù)到零時，發(fā)計數(shù)結(jié)束定時信號。除上述典型應(yīng)用外，8253A還可作頻率發(fā)生器、分頻器、實時鐘、單脈沖發(fā)生器等。（二）、系統(tǒng)設(shè)計（1）.控制字8255利用端口B從音樂播放選擇端口讀入8位數(shù)據(jù)進行判斷，同時8254選擇通道0,方式3,二進制，先讀低位/后高位讀數(shù)。則輸入的控制字為：MOVDX,D8255_MODEMOVAL,10000010BOUTDX,ALMOVDX,D8254_MODEMOVAL,00110110BOUTDX,AL（2）.演奏單音符8254芯片（口地址為40H—43H）的0號計數(shù)器工作在方式3作為頻率發(fā)生器發(fā)出方波。每一個音符對應(yīng)一個頻率，將與一個頻率對應(yīng)的計數(shù)初值寫入0號計數(shù)器，揚聲器就可以發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)。由于本實驗采用的時鐘是8086CPU時鐘，其頻率可選為1MHZ。故計數(shù)初值的計算公式如下：計數(shù)初值=1M/輸出頻率1MHZ轉(zhuǎn)換為16進制數(shù)為0F4240H,因此在打開揚聲器的情況下執(zhí)行以下子程序即可發(fā)出與輸出頻率對應(yīng)的音調(diào)。MOV DX,4CHMOV AX,4B40HMOV CX,頻率值DIV CX ;AX=計數(shù)初值OUT 40H,ALMOV AL,AHOUT 40H,AL（3）.演奏時間控制通過控制每個音符的演奏時間可以使樂曲更加有節(jié)奏感。最直觀的方法是按照樂譜為每一個音符規(guī)定一個演奏時間，但是利用這種方法調(diào)試程序特別困難。特別是在遇到一首不熟悉的歌曲時，初期很難確定每個音符的演唱時間，而調(diào)試程序的時候費時費力，效果很差。我們可以利用另外一種方法，即為每個音符規(guī)定一個“單位時間”單位時間XN二音符的演唱時間其中，N為調(diào)試參數(shù)，一首歌曲只有一個調(diào)試參數(shù)，它為常數(shù)。由于每個音符的節(jié)奏（即演唱時間）不同，所以各個音符的“單位時間”都不一樣。每個音符演奏的“單位時間”的確定：我們知道，音符的節(jié)奏分為一拍、半拍、1/4拍、1/8拍等等。如果在一首歌中，所有音符中演奏時間最短的為1/8拍，我們就規(guī)定1/8拍音符的“單位時間”為1，1/4拍音符的“單位時間”為2,半拍音符的“單位時間”為4,一拍音符的“單位時間”為8。調(diào)試參數(shù)N的確定：顯然，如果能測出一段樂譜的總的時間t，用T（i）來表示第i個音符的“單位時間”那么： N=—T(i)i、頻率表和時間表設(shè)計程序時，數(shù)據(jù)段設(shè)這兩張“表”一張是頻率表，將與音符對應(yīng)的頻率值依次寫入表中，另一張是時間表，依次存放每個音符的單位時間。當然頻率表項和時間表項要一一對應(yīng)，不能錯位，頻率表的最后一個表項為0作為重復(fù)演唱或者停止演唱的標志。在接通揚聲器的情況下，依次取出頻率表中的頻率值，轉(zhuǎn)換成計數(shù)初值寫入2號計數(shù)器，依次取出時間表中的單位時間和調(diào)試參數(shù)N相乘，然后再調(diào)用延時子程序即可得到延時時間，也就是音符的演奏時間。表一：音階頻率表音階頻率（HZ）TOC\o"1-5"\h\z247247（12〈2）2=2773113303704154661 247（12〈2）12=247*2=494表二：音符頻率表（HZ）247.247.277.311.311.330.330.311.311.277277,311,277,247,466,247,415,415,247,247277.311.311.330.330.311.311.370.415.370311.277.247.277.277.247.330.370.415.370330.247.247.311.311.330.311.277.247.277370,370,370,370,247,247,277,247,415,370,--1表三：單位時間表44 8448444224484442244844 844888444484444 1644444444444416七、設(shè)計總結(jié)(一)設(shè)計總結(jié)通過對電子音樂播放器的設(shè)計，從電路到匯編代碼，再到對程序的調(diào)試，在整個的設(shè)計過程中學(xué)到了很多，例如，對8254發(fā)生原理的理解，其工作原理就是對輸入相同的脈沖，通過計數(shù)器的控制作用，輸出需要的不同頻率的波。同時用到了8255的并行接口，將二進制的控制信息傳入8086CPU中處理，選擇是否對音樂播放進行調(diào)整。在使用8255和8254接口的時候，都要對其進行初始化，這初始化程序的編寫，有助于對這些接口芯片的工作原理的理解。同時在調(diào)試過程中對不同音階進行調(diào)試，加深了對發(fā)聲原理的理解與掌握?？傊?，在實驗中自己動手，把理論知識用于實踐，從中能夠領(lǐng)會很多。（二）設(shè)計存在的問題和不足由于是初次設(shè)計這個微機課程設(shè)計，在設(shè)計中由于考慮不全或知識面的狹窄，導(dǎo)致了在實驗設(shè)計中出現(xiàn)一些不足和錯誤，主要有以下幾點：1、 實驗箱里面的線路連接和接線接頭不是很熟悉，在實驗連線中偶爾出現(xiàn)錯誤。2、 關(guān)于實驗中的芯片的使用方法，存在問題，不能準確的合理使用芯片功能。3、 寫程序代碼時，由于知識面的狹窄，會對一些步驟的編寫出現(xiàn)錯誤，不過查資料后都正確的改正了。4、 關(guān)于循環(huán)和聲音控制計數(shù)器中數(shù)的計算有點問題，不過經(jīng)過老師的解答，也基本弄清楚了。5、 設(shè)計中最大的難處就是實現(xiàn)上面的對音節(jié)時間的控制方式，在最后的編程中沒有使用上面的時間控制方式，從而導(dǎo)致了最后輸出地音樂的聲音不是很標準，同時也難調(diào)試。（三）心得體會這次課程設(shè)用了一個星期，在這一個星期的日子里，雖然還要復(fù)習(xí)其他的學(xué)科知識以應(yīng)對相應(yīng)的期末考試，但在每天下午的設(shè)計實驗室里面還是靜下心來認認真真的編寫匯編代碼，學(xué)習(xí)連接線路芯片。在之前的書本理論知識的學(xué)習(xí)中對相應(yīng)的芯片知識不是很了解，在課程設(shè)計的過程中，加深了其理解。同時，也對整個學(xué)科的知識進行了匯總學(xué)習(xí)。從8286CPU到8255并行接口再到8254可編程計數(shù)器的使用原來和連接方法進行深入的學(xué)習(xí)，關(guān)于8255和8254相應(yīng)的程序控制字進行了理解與掌握，基本熟悉了其相關(guān)的用法，在把理論知識用在了實際問題的解答之中，即進一步學(xué)會了怎么將理論與實踐結(jié)合起來解決問題。雖然，認認真真的看書找資料，但還是會在設(shè)計過程中遇到一些問題，但在老師是指導(dǎo)下，問題一個一個的解決，知識和動手能力再一點一點的增加，相信只有把知識應(yīng)用到實際中才算是真正的學(xué)習(xí)知識。八、匯編程序代碼D8255_MODEEQU0C003HD8255_B_DUEQU0C001HD8254_MODEEQU0C063HD8254_COUTEQU0C060HNAME DZYYBFPAGE 50,70DATA1 SEGMENTFREQ1DW247,247,277,311,311,330,330,311,311,277DW277,311,277,247,466,247,415,415,247,247DW277,311,311,330,330,311,311,370,415,370DW311,277,247,277,247,330,370,415,370,330DW247,247,311,311,330,311,277,247,415,370,0,0TIME1DW50,25,25,50,50,50,50,25,100,50DW25,25,50,50,50,50,25,100,50,25DW25,50,50,50,50,50,50,25,50,50DW25,25,50,50,50,25,100,75,25,25DW25,25,25,25,25,25,100,50,50,25,0,0FREQ2DW265,294,330,262,262,294,330,262,330,349DW392,330,349,392,392,440,392,349,330,262DW392,440,392,349,330,262,294,196,262,294DW196,262,0TIME2DW50,50,100,100,100,100,100,50,50,100DW100,100,100,100,50,50,100,100,100,100DW100,100,50,50,100,100,100,100,100,50DW100,100,0,0FREQ3DW7DUP(330),392,262,294,330,4DUP(349)DW2DUP(330),330,294,262,294,392DW7DUP(330),392,262,294,330,4DUP(349)第8頁DW2DUP(330),392,392,349,294,262,0,0TIME3DW2DUP(25,25,50),4DUP(25),100TIME3DWDW2DUP(25,25,50),4DUP(25)DW2DUP(50),2DUP(25,25,50),4DUP(25),100DW2DUP(25,25,50),4DUP(25),100,0,0DATA1ENDSSTACK1SEGMENTPARASTACKDW100DUP(?)STACK1ENDSCODESEGMENTASSUMEASSUMECS:CODE,DS:DATA1SS:STACK1START:MOVAX,DATA1MOVDS,AXMOVAX,0MOVSI,AXMOVDX,D8255_MODEMOVAL,10000010B;B端口方式0輸人OUTDX,ALMOVDX,D8254_MODE;連接8253的控制端口MOVAL,00110110B;定義8253為通道0,方式3,OUTDX,AL；二進制，先讀低位/后讀高位MUSIC1:MOVCX,4HCIRCUL1:DECCXJZMUSIC2LEADI,FREQ1;取偏移地址LEABP,TIME1

L00P1:MOVAX,[DI];取時間偏移地址CMPAX,0JECIRCUL1CALLSPEAKERXORAX,AXMOVDX,D8255_B_DU;連接8255_B端口INAL,DX;從手動控制端讀入控制選擇信息MOVAH,0CMPAX,SI；判斷輸入的信息變化沒有，JZAAA1；沒變則表示沒有改變原來的選擇MOVSI,AXCMPAL,1H；判斷輸入的信息，JNZAAA2:選擇播放那首音樂JMPMUSIC1AAA2:CMPAL,2HJNZAAA3JMPMUSIC2AAA3:CMPAL,4HJNZAAA1JMPMUSIC3AAA1:ADDDI,2ADDBP,2JMPLOOP1MUSIC2:MOVCX,4HCIRCUL2:DECCXJZMUSIC3LEADI,FREQ2LEABP,TIME2LOOP2:MOVAX,[DI]

CMPAX,0JECIRCUL2CALLSPEAKERXORAX,AXMOVDX,D8255_B_DU;連接8255_B端口INAL,DX;從手動控制端讀入控制選擇信息MOVAH,0HCMPAX,SI；判斷輸入的信息變化沒有，沒變JZAAA6；則表示沒有改變原來的選擇MOVSI,AXCMPAL,1H；判斷輸入的信息，選擇播放那首音樂JNZAAA4JMPMUSIC1AAA4:CMPAL,2HJNZAAA5JMPMUSIC2AAA5:CMPAL,4HJNZAAA6JMPMUSIC3AAA6:ADDDI,2ADDBP,2JMPLOOP2MUSIC3:MOVCX,4HCIRCUL3:DECCXJNZLOOOPCALLBREAKJMPMUSIC1LOOOP:LEADI,FREQ3;取偏移地址

LEABP,TIME3；取時間偏移地址L00P3:MOVAX,[D