課程題目：電子琴的設計 姓 名：張思揚 學 號: 201282250228 專業班級：電氣1202班 指導老師：賀勇老師 課程時間：2014年11.15-12.03課程設計任務書一、課程設計初始條件：1.用于調試程序的宏基兼容PC機一臺；2.安裝DOS/WIN98操作系統或運行于DOS/ WIN98兼容方式；3. EDIT 等文本編輯器輸入80x86匯編程序，MASM 5.0編譯及鏈接程序。二、要求完成的主要任務: 1.使用匯編語言設計一個運行于計算機的電子琴軟件，軟件應實現彈奏 功能。彈奏即用戶每按一琴鍵彈奏相應音符。三、時間安排： 1.程序框圖設計：3天 2.編程：4天 3.調試：3天 4.編寫設計報告：4天四、人員安排： 1.流程圖：孟雪巍、王紹文、李燈、柏衡祁 2.電路圖：章宇軒、張思揚、梁振、廖博斌 3.程序設計：孟雪巍、李燈（發音）；周燕生、張思揚（關揚聲器）； 廖博斌、柏衡祁（彈奏）、 4.調試：梁振、王紹文、章宇軒、孟雪巍、周燕生第 0 頁 共 12 頁長沙理工大學微機原理與接口技術課程設計目 錄摘 要3一、設計任務和思路41.設計任務42.設計思路4二、硬件部分工作原理51. 8255工作原理52. 8253工作原理6三、程序流程圖7四、各部分功能實現說明71. 發音部分功能實現72.彈奏功能的實現8結 束 語9本科生課程設計成績評定表10摘 要匯編語言是一種功能很強的程序設計語言，也是利用計算機所有硬件特性并能直接控制硬件的語言。利用匯編語言能夠直接訪問與硬件相關的存儲器或I/O端口，從而最大限度地發揮硬件的功能。本文主要介紹了利用匯編語言設計一個運行于計算機的電子琴軟件，軟件能夠實現彈奏的功能,當按下彈奏鍵時,實現彈奏功能,發出音符對應頻率的聲音。首先介紹了PC機內揚聲器的控制電路，接著介紹了相關接口芯片8255和8253的內部結構和工作原理，接著講述了各部分功能的具體實現方法。關鍵詞：匯編語言，8255,8253，揚聲器 電子琴的設計一、設計任務和思路1.設計任務使用匯編語言設計一個運行于計算機的電子琴軟件，軟件應實現彈奏功能。彈奏即用戶按照1-8按鍵則揚聲器發出對應聲音的音符。2.設計思路 電子琴的設計實際上就是要設計一個程序，能夠通過該程序控制PC機內揚聲器的發聲規律，按下相應的按鍵后，揚聲器能發出指定頻率的聲音。PC機內的揚聲器是通過并行接口芯片8255和定時芯片8253來控制發音的，其電路連接方式如下圖所示。 8255A PB1 PB0 CLK2 8253GATE2 OUT2 &揚聲器1.19318MHZ 圖1 PC機內揚聲器控制電路由圖可知，揚聲器是由8253通道2產生的方波信號和8255的PB1 相與后驅動發聲的，且通道2的門信號由8255的PB0提供，要想讓揚聲器發聲，PB0和PB1必須同時為高電平,因此,可以通過對8255的PB0和PB1的設置來控制揚聲器的開通和關斷,而其發音頻率可以通過對8253通道2的計數初值的設置來控制。所設計程序的任務就是要通過對按鍵的判斷來設置8255的PB0和PB1輸出電平的高低,以及8253通道2計數初值的設置。計數初值N=時鐘頻率/音階頻率.各音階的頻率如下表所示。表1 各音符頻率表音符1234567頻率262294330349392440494二、硬件部分工作原理1. 8255工作原理8255的內部結構圖如圖2所示,它有3個數據端口,分為兩組，A組由A口和C口高四位組成，B組由B口和C口低四位組成。其方式控制字如圖3所示。圖2 8255內部結構圖圖3 8255方式控制字方式控制字的特征位D0D7D6D5D4D3D2D1 1 A組工作方式0 0方式00 1方式11 方式2B組工作方式0方式01方式1A口輸入/輸出1輸入0輸出PC7PC4輸入/輸出1輸入0輸出B口輸入/輸出1輸入0輸出PC3PC0輸入/輸出1輸入0輸出 PC機內8255的A口，B口，C口和控制口的端口地址分別為：60H,61H,62H,63H。2. 8253工作原理 8253芯片中有3個計數通道，稱為通道0,1,2，它們與外部電路相連的信號線有3根：CLK,GATE,OUT，CLK是脈沖輸入端，GATE是門控信號，OUT是輸出信號，計數器工作在減1狀態。其內部結構圖和方式控制字格式如圖4,圖5所示。其中當計數器工作在方式3時,輸出信號為方波信號。內部總線A1GATE0CLK0OUT0GATE1CLK1OUT1GATE2CLK2OUT2D0-D7計數器0計數器2計數器1控制寄存器A0數據總線緩沖器R/W邏輯電路圖4 8253內部結構圖D7D6D5D4D3D2D1D0計數器選擇00 計數器001計數器110 計數器211 不用00 計數器鎖存01 讀寫低8位10 讀寫高8位11 讀寫16位工作方式選擇000 方式0001 方式110 方式211 方式3100 方式4101 方式5計數方式0 二進制1 BCD計數圖5 8253控制字格式PC機內8253的通道0,通道1,通道2，控制口的端口地址分別為：40H,41H,42,43H。因為揚聲器是由通道2來控制的，故應選擇通道2，工作方式選為方式3，輸出的信號則為方波信號。三、程序流程圖 軟件流程圖如下圖所示：計算初值查表的相應的頻率8253初始化開揚聲器延時關揚聲器結束讀取按鍵開始圖10 發音子程序流程圖四、各部分功能實現說明1. 發音部分功能實現由更件的連接形式可知，揚聲器的開斷是由8255的PB0和PB1以及8253通道2同時控制的，PB0和PB1同時為高電平時，揚聲器開，有一個為低電平時，揚聲器關斷，又知8255 B口地址為61H,8253通道2地址為42H,控制口地址為43H。具體程序編寫如下。 8253初始化程序段： mov al,10110110b ；選擇8253的通道2，并設置為工作方式3out 43h,al mov ax,bxout 42h,al ；將計數初值的低8位寫入計數通道mov al,ahout 42h,al ；將計數初值的高8位寫入計數通道開揚聲器程序段：in al,61h ;讀入B口數據or al,03h ;將PB0 和PB1置1out 61h,al ;將設置好的數據送回B口關揚聲器程序段：in al,61h ;讀入B口數據 and al,0fch ;將PB0 和PB1置0out 61h,a ;將設置好的數據送回B口2.彈奏功能的實現當按鍵為數字1-8時，選擇彈奏功能，通過對按鍵的判斷，求得其偏移地址，然后通過查表得其相應頻率值，再由上述計算計數初值的方法求得計數初值，然后將計數初值送人8253的通道2，最后調用發音子程序即實現彈奏功能。具體程序段如下： sub al,31h ;求偏移量 shl al,1 mov bl,al ;保存偏移量 mov bh,0 mov ax,num1 ;計算計數初值 mov dx,num2 div word ptrtab+bx mov bx,ax ;保存計數初值結 束 語本科生課程設計成績評定表姓 名孟雪巍性 別男專業、班級電氣1202班課程設計題目： 電子琴的設計課程設計答辯或質疑記錄：成績評定依據：評定項目1.選題