微机原理与接口技术基于PROTEUS实现音乐播放器的设计.pdf

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1、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PROTEU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:05 51 24 78 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 基于PROTEUS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PROTUE完成此项功能，并完成PCB电路图 三总体方案与设计说明 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1DO 262 1908#4

2、FA#740 0676#1DO#277 1805 中5SO 784 0638 低2RE 294 1700#5SO#831 0602#2RE#311 1608 中6LA 880 0568 低3M 330 1516#6LA#932 0536 低4FA 349 1433 中7SI 988 0506#4FA#370 1350 高1DO 1046 0478 低5SO 392 1276#DO#1109 0451#5SO#415 1205 高2RE 1175 0426 低6LA 440 1136#2RE#1245 0402#6LA#466 1072 高3M 1318 0372 低7SI 494 1012 高

3、4FA 1397 0358 中1DO 523 0956#4FA#1480 0338#1DO#554 0903 高5SO 1568 0319 中2RE 578 0842#5S0#1661 0292#2RE#622 0804 高6LA 1760 0284 中3M 659 0759#6LA#1865 0268 中4FA 698 0716 高7SI 1976 0253 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

4、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 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

5、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

6、，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:D旷D7数据输入端 OE三态允许控制端（低电平有效）LE锁存允许端 00-07输出端 表2 74LS373真值表 Dn LE OE On H H L H L H L L X L L Q0 X X H 高阻态 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

7、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：AOA1A2=110寸，则丫6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。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

8、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

9、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卖取，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GATEt升沿启动计数，OUT输出高电平；当计数完成一半时，OUT俞出低电平。计数过程:DT*D 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

10、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勺功能与工作方式2

11、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

12、器。程序流程图 硬件电路图 开始 U1 A.：=：際巴j冬血 图1电路仿真图 六源程序代码（要有注释）code segme nt assume cs:code .音乐文件 j j j j j j j j j j j j j j j j j j j.H.I I j j j j j j j j j j j j j j j 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;time dw 8 dup(10000)dw 2 dup(100

13、00,10000,20000)dw 12 dup(9000)dw 6 dup(18000);dw 10000 reg dw 3；计数器 3 遍；start1:mov ch,2 歌曲频率 歌曲时间节拍值 -ADL0.TI-74L-373 CLKO QUTD CLICI CnkTE1 0UT1 CLK2 MTE2 OUT.2 TEST NUI CLK USJL 74L5C：r-T U V B 3DUNDEH E：T RESET f?FAIX ihFA/CSl IKR _ _ HOLjOTT eg HLDWrm DTJRfBTI DENTS：阳士土 iiiioJeT OOM LQP SEC=Qrf?

14、0W Ain 曲仁 切1*r HR A YD Q V1 c ri Y3 Yfl El YS E2 0 E3 7 T-4LS138 ADI.AD；5n AD3 5 1*MJE 2 i/1 二 丄雪2J l 宀；-=：21J AL Al 2 5 M 12 5 R5 曲 J jmp start start:dec reg;cmp reg,0 je endd lea si,freq lea bp,time lea sp,reg mov di,cs:si;减一计数 循环三次结束 频率 mov bx,bp jmp music music:mov dx,0F6h;控制端口 mov al,B;控制字 out

15、dx,al 频率计算并送 8253;设置被除数 mov ax,1 out dx,ax mov bx,20000 wait1:mov cx,6 频率 时间 设循环次数 6delay1:loop delay1 dec 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 bx jnz 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,0F6h mov al,B out dx,al code ends end start 七课程设

16、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。mov dx,00h mov ax,5000 div di mov dx,0F4h out dx,al 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，PROTUE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，2008 2 沈美明？IBM-PC 汇编语言程序设计？第二版？清华大学出版社，2001 3 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