微机基础原理课程教学设计-电子琴.doc

-/ 自动化专业课程设计报告 《微型计算机原理课程设计》 班 级 自动化12-3 姓 名 金星 学 号 1205130323 时 间 2014.12.18 地 点 电信实验中心第六实验 指 导 教 师 李 向 军 大 连 海 洋 大 学 信 息 工 程 学 院 自 动 化 教 研 室 题目：计算机仿真电子琴 一、课程设计的目的与要求 1、设计目的 本课程课程设计是自动化专业学生学习完《微机原理及应用》课程后，进行的一次以汇编语言为主，硬件设计为辅的综合训练。本课程设计的目的在于加深对微机原理基本知识的理解，掌握汇编语言程序设计的基本方法；掌握运用微机原理开发系统的基本方法。 2、设计要求 从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下要求： 1） 掌握汇编语言程序设计的基本方法。 2） Dos的基本调用。 3） 进一步理解各种接口电路的应用。（8255并行接口，8254定时器等）。 4） 掌握利用PC机扬声器发出不同频率声音的方法。 3、主要技术指标 编写程序 1) 在程序运行时使PC即成为一架可弹奏的电子琴。当按下数字键1-8时，依次发出1，2，3，4，5，6，7，I这八个音调。按下CTRL+C或者回车则退出电子琴状态。 2) 在程序运行时使PC自动按要求提示演奏乐曲。 音符 1 2 3 4 5 6 7 频率(低) 131 147 165 175 196 220 247 频率(中) 262 294 330 349 392 440 494 频率(高) 524 588 660 698 784 880 988 二、课程设计课题的分析 8255/8245的硬件： 电子琴的设计实际上就是要设计一个程序，能够通过该程序控制PC机内扬声器的发声规律，按下相应的按键后，扬声器能发出指定频率的声音。PC机内的扬声器是通过并行接口芯片8255和定时芯片8253来控制发音的，其电路连接方式如下图所示。 图1.扬声器工作原理图示 图2.主程序工作流程图 图3.乐曲演奏子程序工作流程图 图4.电子琴子程序工作流程图 图5.扬声器工作流程图 8255的内部结构图如图2所示,它有3个数据端口,分为两组，A组由A口和C口高四位组成，B组由B口和C口低四位组成。其方式控制字如图3所示。 图2 8255内部结构图 图3 8255方式控制字 方式控制字的特征位 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 1 A组工作方式 0 0——方式0 0 1——方式1 1 ——方式2 B组 工作方式 0——方式0 1——方式1 A口 输入/输出 1——输入 0——输出 PC7~PC4 输入/输出 1——输入 0——输出 B口 输入/输出 1——输入 0——输出 PC3~PC0 输入/输出 1——输入 0——输出 PC机内8255的A口，B口，C口和控制口的端口地址分别为：60H,61H,62H,63H。 2.2 8253工作原理 8253芯片中有3个计数通道，称为通道0,1,2，它们与外部电路相连的信号线有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。 内 部 总 线 A1 GATE0 CLK0 OUT0 GATE1 CLK1 OUT1 GATE2 CLK2 OUT2 D0-D7 计数器0 计数器2 计数器1 控制寄存器 A0 数据总线缓冲器 R/W逻辑电路 图4 8253内部结构图 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 计数器选择 00 计数器0 01计数器1 10 计数器2 11 不用 00 计数器锁存 01 读写低8位 10 读写高8位 11 读写16位 工作方式选择 000 方式0 001 方式1 10 方式2 11 方式3 100 方式4 101 方式5 计数方式 0 二进制 1 BCD计数 图5 8253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。因为扬声器是由通道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。 三、课程设计的结果 1、实验代码 DATA SEGMENT INFO1 DB 0AH, 0DH, WELCOME YOU TO COME HERE!$ DB 0AH, 0DH, THIS IS A MUSIC PROGRAM!$ DB 0AH, 0DH, PLEASE SELECLT!$ INFO4 DB 0AH, 0DH, INPUT ERROR!$ INFO5 DB 0AH, 0DH, PLEASE INPUT AGAIN!$ MUSLIST DB 0AH, 0DH, ========================= DB 0AH, 0DH, Press1 HuanLeSong DB 0AH, 0DH, Press2 KaiXin DB 0AH, 0DH, Press3 XiaoBuWuQu DB 0AH, 0DH, Press4 Wonderful DB 0AH, 0DH, Press5 SCALE PLAY DB 0AH, 0DH, Press6 EXIT DB 0AH, 0DH, ========================= DB 0AH, 0DH, $ MUS_FRQ1 DW 330, 330, 350, 393, 393, 350, 330, 294 DW 262, 262, 294, 330, 330, 294, 294 DW 330, 330, 350, 393, 393, 350, 330, 294 DW 262, 262, 294, 330, 294, 262, 262 DW 294, 294, 330, 262, 294, 330, 350, 330, 262 DW 294, 330, 350, 330, 262, 262, 294, 393 DW 330, 330, 350, 393, 393, 350, 330, 294 DW 262, 262, 294, 330, 294, 262, 262, -1 MUS_TIM1 DW 8 DUP(100) DW 7 DUP(100),200 DW 8 DUP(100) DW 7 DUP(100),200 DW 5 DUP(100),50,50,2 DUP(100) DW 100,50,50,4 DUP(100),200 DW 8 DUP(100) DW 7 DUP(100),200 MUS_FRQ2 DW 330, 294, 262, 294, 3 DUP(330) DW 3 DUP(294), 330, 392, 392 DW 330, 294, 262, 294, 4 DUP(330) DW 294, 294, 330, 294, 262, -1 MUS_TIM2 DW 6 DUP(100),200 DW 2 DUP(100,100,200) DW 8 DUP(100) DW 4 DUP(100),400 MUS_FRQ3 DW 392, 262, 294, 330, 350, 392, 262, 262 DW 440, 350, 392, 440, 494, 524, 262, 262 DW 350, 392, 350, 330, 294, 330 DW 350, 330, 294, 262, 294, 330, 294, 262, 247, 262,-1 MUS_TIM3 DW 200, 4 DUP(100), 200, 200, 200 DW 200, 4 DUP(100), 200, 200, 200 DW 200, 4 DUP(100), 200 DW 4 DUP(100), 200, 4 DUP(100), 400 MUS_FRQ4 DW 330, 392, 330, 294, 330, 392, 330, 394, 330 DW 330, 392, 330, 294, 262, 294, 330, 392, 294 DW 262, 262, 220, 196, 196, 220, 262, 294, 330, 262,-1 MUS_TIM4 DW 3 DUP(200), 100, 100, 200, 100, 100, 400 DW 2 DUP(200,200,100,100), 400 DW 3 DUP(200,100,100), 400 TABLE DW 262, 294, 330, 349, 392, 440, 494, 525 NUMB DB 0AH, 0DH, Keyboard number 1~8 keys play notes of the scale DB 0AH, 0DH, Enter or Ctrl+C to exit DB 0AH, 0DH, $ DATA ENDS STACK SEGMENT PARA STACK STACK STA DB 200 DUP(STACK) STACK ENDS CODE SEGMENT ASSUME DS: DATA, SS: STACK, CS: CODE, ES: DATA START: MOV AX, DATA MOV DS, AX MOV ES, AX MOV AX, STACK MOV SS, AX DISPLY MACRO B MOV DX, OFFSET B MOV AH, 09H INT 21H ENDM DISPLY INFO1 LOP: DISPLY MUSLIST MOV AH, 01H INT 21H CMP AL, 36H JZ RETU CMP AL, 31H JNZ B0 CALL MUSIC1 JMP EXIT1 B0: CMP AL, 32H JNZ C0 CALL MUSIC2 JMP EXIT1 C0: CMP AL, 33H JNZ D0 CALL MUSIC3 JMP EXIT1 D0: CMP AL, 34H JNZ E0 CALL MUSIC4 JMP EXIT1 E0: CMP AL, 35H JNZ EXIT DISPLY NUMB CALL MUSIC5 EXIT1: DISPLY INFO5 JMP LOP EXIT: DISPLY INFO4 DISPLY INFO5 JMP LOP RETU: MOV AX, 4C00H INT 21H MUSIC1 PROC LEA SI, MUS_FRQ1 LEA BP,DS: MUS_TIM1 FREQ1: MOV DI, [SI] CMP DI,-1 JE END_MUS1 MOV BX, DS: [BP] CALL SOUND ADD SI,2 ADD BP,2 JMP FREQ1 END_MUS1:RET MUSIC1 ENDP MUSIC2 PROC LEA SI, MUS_FRQ2 LEA BP,DS: MUS_TIM2 FREQ2: MOV DI, [SI] CMP DI,-1 JE END_MUS2 MOV BX, DS: [BP] CALL SOUND ADD SI,2 ADD BP,2 JMP FREQ2 END_MUS2:RET MUSIC2 ENDP MUSIC3 PROC LEA SI, MUS_FRQ3 LEA BP,DS: MUS_TIM3 FREQ3: MOV DI, [SI] CMP DI,-1 JE END_MUS3 MOV BX, DS: [BP] CALL SOUND ADD SI,2 ADD BP,2 JMP FREQ3 END_MUS3:RET MUSIC3 ENDP MUSIC4 PROC LEA SI, MUS_FRQ4 LEA BP,DS: MUS_TIM4 FREQ4: MOV DI, [SI] CMP DI,-1 JE END_MUS4 MOV BX, DS: [BP] CALL SOUND ADD SI,2 ADD BP,2 JMP FREQ4 END_MUS4:RET MUSIC4 ENDP MUSIC5 PROC NEAR PUSH AX PUSH BX PUSH CX LOP5: MOV AH, 01H INT 21H CMP AL, 0DH JE EXIT5 CMP AL, 31H JB LOP5 CMP AL, 38H JA LOP5 AND AX, 0FH SHL AX, 1 SUB AX, 2 MOV SI, AX Mov BX, OFFSET TABLE MOV DI, [BX][SI] MOV BX, 100 CALL SOUND JMP LOP5 EXIT5: POP CX POP BX POP AX RET MUSIC5 ENDP SOUND PROC PUSH AX PUSH BX PUSH CX PUSH DX PUSH DI MOV AL, 0B6H OUT 43H, AL MOV DX, 12H MOV AX, 533H*896 DIV DI OUT 42H, AL MOV AL, AH OUT 42H, AL IN AL, 61H MOV AH, AL OR AL, 3 OUT 61H, AL PUSH AX WAIT1: MOV CX, 1200 DELA1: IN AL, 61H AND AL, 10H CMP AL, AH JE DELA1 MOV AH,AL LOOP DELA1 DEC BX JNZ WAIT1 POP AX MOV AL, AH OUT 61H, AL POP DI POP DX POP CX POP BX POP AX RET GENSOUND ENDP CODE ENDS END START 2、实验现象 1. 进入DOS后在DOS界面进行汇编链接并生成可执行文件.exe 2.双击可执行文件KS.exe（这里我把程序取名为KS）进入操作界面如图6所示 图6.操作界面初始界面 图8.按数字键5后进入电子琴界面 图9.按回车后退出电子琴界面 3．在进行操作的时候只要在键盘上按1-4这四个数字键就可以任意听取歌曲1—歌曲4，按数字键5时进入电子琴界面，这时候1-8分别表示音乐CDEFGABC这几个音符。按回车后退出电子琴操作界面，这时候按6退出程序。 四、课程设计的心得与体会 通过这次微机原理课设，我发现所有的理论都是要通过实践来精进的。从一开始的什么都不会，到现在的点点理解，几天下来感触颇多。通过电子琴的制作，使我更为深刻的掌握理解编程，让我充分认识了每个指令的作用，每个定义的含义；为今后学习和制作打下了良好的基础。 对编程还是有很多的不理解，不懂，以后还是要认真的学习，学好编程 五、参考文献 [1] 王忠民.微型计算机原理（第二版）.西安：西安电子科技大学出版社，2007年 [2] 马春燕.微机原理与接口技术实验与学习辅导.北京：电子工业出版社.2007年 [3] 沈美明，温东婵主编 IBM-PC汇编语言程序设计第二版，清华大学出版社，2001年。