微机基础原理与接口技术根据PROTEUS实现音乐播放器的设计.doc
-/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: 2013508305 2013508251 2013508224 2013508278 专业班级： 13 电信 指导教师： 刘恩博 2015年 7月 9 日目录一课程设计题目1二课程设计任务及要求1三总体方案与设计说明13.1 每个音符的对应频率13.2 设计说明1四硬件电路设计及描述24.1 芯片介绍2五软件设计流程（模块流程图）及描述5六源程序代码（要有注释）7七课程设计体会9参考文献9一课程设计题目基于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1DO2621908#4FA#7400676#1DO#2771805中5SO784 0638低2RE2941700#5SO#8310602#2RE#3111608中6LA8800568低3M3301516#6LA#9320536低4FA3491433中7SI9880506#4FA#3701350高1DO10460478低5SO3921276#DO#11090451#5SO#4151205高2RE11750426低6LA4401136#2RE#12450402#6LA#4661072高3M13180372低7SI4941012高4FA13970358中1DO5230956#4FA#14800338#1DO#5540903高5SO15680319中2RE5780842#5S0#16610292#2RE#6220804高6LA17600284中3M6590759#6LA#18650268中4FA6980716高7SI197602533.2 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（Execution Unit）和总线接口部件BIU（Bus interface Unit）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64K 8 位元的输出输入(或32K 16 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 O0O7 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： D0D7 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2 74LS373真值表DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQ0XXH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3.2.5 8253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。程序流程图开始写音乐文件程序曲各音符频率设置曲各音符时间设置读取频率freqY频率=0N转到strat程序读取时间节拍time计算机计数次数送计算器，产生频率信号，再送至扬声器发出声音结束延时time硬件电路图 图1 电路仿真图六源程序代码（要有注释）code segmentassume cs:code ;音乐文件;freq dw 2 dup(262,294,330,262) dw 2 dup(330,349,392) dw 2 dup(392,440,392,349,330,262) dw 2 dup(294,196,262),0 ;歌曲频率time dw 8 dup (10000) dw 2 dup (10000,10000,20000) dw 12 dup (9000) dw 6 dup(18000) ;歌曲时间节拍值 dw 10000 reg dw 3;计数器3遍;start1: mov ch,2jmp startstart: dec reg ;减一计数 cmp reg,0 je endd ;循环三次结束 lea si,freq lea bp,time lea sp,reg mov di,cs:si;频率 mov bx,bp jmp music music: ;送控制字;mov dx,0F6h ;控制端口mov al,10010110B ;控制字out dx,al;频率计算并送8253;mov dx,00h ;设置被除数mov ax,5000div dimov dx,0F4hout dx,al;mov ax,1 ;频率out dx,axmov bx,20000 ; 时间wait1:mov cx,6 ;设循环次数6delay1:loop delay1dec bx ;循环持续bx次，即传进来的节拍时间jnz wait1;定位到下一个音符;dec bxjnz wait1 add si,2 add bp,2 mov di,cs:si cmp di,0 je start mov bx,bp jmp music ;程序结束;endd:mov dx,0F6hmov al,10010110Bout dx,alcode endsend start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，20082 沈美明IBM-PC汇编语言程序设计第二版清华大学出版社，20013 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
