微机原理课程设计--音乐演奏.doc

音乐演奏学 院： 计算机科学技术 专 业： 计算机科学与技术（工）班 级： 计10-1班 姓 名： 学 号： 指导教师： 2013年3月10日19微机原理与汇编语言课程设计任务书一、题目：音乐演奏二、设计的目的1. 了解PC机扬声器系统的电路结构；2. 学习扬声器发生的编程方法；3.掌握定时器/计数器8253的工作原理及编程方法。三、设计要求1 用菜单选择乐曲，让扬声器按节拍演奏连续的音乐；2 至少三首歌曲，按下”O”键第1首，按下”E”键第2首，按下”T”键第3首，按下”Q”键推出。四、设计内容采用PC系列微机演奏3首（或以上）音乐。五、课程设计工作量一般每人的程序量应在100行有效程序行以上。不得抄袭，否则给不及格成绩。六、课程设计工作计划2013年3月4日1-2节 指导教师讲课，学生准备文献资料；2013年3月4日2013年3月8日 每人完成自己程序并能独立演示；2013年3月8日下午验收，学生撰写课程设计报告。指导教师签字： 专业主任签章： 微机原理与汇编语言课程设计指导教师评语与成绩指导教师评语：课程设计表现成绩： 课程设计验收成绩： 课程设计报告成绩： 课程设计 总成绩： 指导教师签字： 2013年3月 日目录第1章 概述. 11.1选题来源. 11.2选题目的. 11.3选题意义. 1第2章 总体设计方案. 22.1硬件总体设计. 22.1软件总体设计. 3第3章 总体设计方案. 33.1 硬件设计. 33.1.1 8253内部结构. 33.1.2 8253的控制字. 53.2 软件设计. 53.2.1 音乐演奏. 63.2.2 界面设计. 7第4章 调试与运行结果说明. 8第5章 课程设计总结. 8第6章 谢启. 9参考文献. 10附录. 11第1章 概述1.1选题来源音乐是我们精神生活必不可缺的一部分，它遍布在我们生活的每一个角落。运动时，上网时，看书时我们总是喜欢听着音乐，它可以使我们的生活更有旋律性，节奏感，使我们更好的的陶冶情操，养性怡情，让我们的生活富有活力。21世纪是信息时代，掌握坚实计算机专业知识，是我们计算机专业学生所必须做到的，汇编语言开发是机算计应用技术的一项内容，我们的老师高瞻远瞩的为我们提供了音乐演奏这个课题，不仅可以使我们更好的夯实我们的专业知识，还让我们掌握了一些基于PC机音乐播放的前沿技术。所以我选择这个课题进行深入研究。1.2选题目的本设计的主要目的在于：锻练学生的汇编语言独立开发能力，对计算机内部的8253芯片和8255芯片的工作原理有更深入的了解，提升学生的专业综合技能。其次，本设计还培养了学生的发现问题并解决问题的能力。最终，学生的综合素质得到了进一步提升，为自己顺利与社会接轨做好准备。1.3选题意义开发音乐播放课题的过程，我们对汇编语言的开发有了更进一步的理解，让我们的逻辑思维得到加强，此外我们对8253和8255有了更深的认识。（1）、理论上的意义在对8253和8255知识的研究，完成音乐播放盒的设计，要用到汇编语言写程序和对芯片数据手册等有关资料的查询。此项设计是考验我们综合知识应用能力，理论联系实际的能力，真正的做到学以致用，为今后的学习，走向社会，走向岗位做了一定的铺垫。（2）、实践上的意义 此课题开发，激发了我们对汇编语言学习和应用的兴趣，提升了我们的动手能力，对新知识、新技术的学习和接受能力，从时间角度讲是自己四年大学生活不可多得的一次锻炼。第2章 总体设计方案2.1硬件总体设计图2-1 硬件设计总电路图系统运行，通过8253的工作方式2产生方波信号，由8255接收方波信号并驱动扬声器发出声音，进而根据程序设定的频率和音符发出规则的音乐。2.1软件总体设计图2-2 程序流程图 人机交互包括屏幕显示提示语以及人工输入相应参数，主要应用到BIOS的10H号中断调用以及DOS的21H号中断调用。BIOS的10H号中断调用用于显示器驱动，设置显示模式和光标位置；DOS的21H号中断调用用于单字符输入以及多字符输出显示。第3章 总体设计方案3.1 硬件设计3.1.1 8253内部结构8253的内部结如图3-1-1所示： 图3-1-1 8253内部结构图8253读/写逻辑信号组合的功能以及各计数器通道、控制字寄存器在PC机的地址分配如表3-1-1所示: 表3-1-1 8253读/写逻辑信号组合的功能及地之分配3.1.2 8253的控制字8253的控制字用于选择计数器的通道工作，三个通道可以同时工作，但是要分别进行初始化；用于规定读/写操作格式或类型,8253可以有8位的计数值或16位计数值，可以按2进制计数或按十进制计数，8253共有六种工作方式，8253是由主机编程设定的，通过把一个8位控制字写入8253的控制字寄存器，使8253按照某种规定的工作方式工作。控制字的定义如图3-1-2所示：图3-1-2 8253 的控制字3.2 软件设计音乐演奏实现的一个主要步骤是乐谱编程。通过相应的频率表将乐谱中对应的音符转化为计数器的计数初值，节奏通过延时程序转化为对喇叭发音时间的控制，从而实现音符和节拍的数字化。利用硬件实现频率计数和延时时间的控制，利用8253-5定时/计数器芯片和8255A并行I/O接口芯片。使8253的一个通道工作在“方波发生器”模式，实现对频率的计数；利用8255A的PB3端口实现发声时间的计数控制。这样可以精确的控制时间，减少CPU的开支。该方案的优点是控制精度提高，同时也减少CPU的开支。缺点是硬件开销比较多。3.2.1 音乐演奏在此课题开发中，我设定没拍时间为12，主要的高中低音符参照表3-2-1制作：表3-2-1 音符表：表3-2-1 音符频率程表低音频率中音频率高音频率1262152311046229425872117533303659313184349469841397539257845156864406880617607494798871975一首乐曲由若干音符组成，一个音符对应一个频率。将与一个频率对应的计数器初值写入2号计数器（端口地址为42H），扬声器就发出相应的音调，计数器初值的计算公式：计数器初值=1193182/输出频率其中，1193182Hz转换成十六进制为12348CH，因此在打开扬声器的条件下，执行下列程序段即可发出与输出频率对应的音调。mov al,0b6h out 43h,almovdx,12hmovax,34DCHdivdiout42h,almoval,ahout42h,al in al,61hmovah,al;保存端口b的状态 or al,03h out 61h,al ;将PB0，PB1设为3.2.2 界面设计音乐盒的界面如图3-2-1所示：图3-2-1 音乐播放盒界面界面显示应用了int 21h里的第9号功能。在界面中主要显示了三首音乐名字分别为诺恩吉雅、春暖花开和美丽的草原我的家，播放的快捷键分别为1、2和3，并提示播放。主现实现程序：welcome db Quyanbo Curriculum design - Music Box ,0dh,0ah,0dh,0ah,$we1 db *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we2 db * Press 1 to choose play *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we3 db *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we4 db * Press 1 to choose play *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we5 db *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we6 db * Press 1 to choose play *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we7 db *,0dh,0ah,0dh,0ah,$welcome1 db Please enter 1, 2, or 3 to choose songs!,0dh,0ah,0dh,0ah,$当音乐播放时屏幕会如图3-2-2所示：图 3-2-1 播放界面主要实现程序：playing db is playing.,0dh,0ah,0dh,0ah,$playing1 db is playing.,0dh,0ah,0dh,0ah,$playing2 db is playing.,0dh,0ah,0dh,0ah,$第4章 调试与运行结果说明在调试过程中，我遇到了很多的错误，其中最令我记忆深刻的是越界问题，经过几天的查阅资料，我终于解决了该问题。程序运行结果如4-1所示：图4-1 音乐盒程序运行结果第5章 课程设计总结在这次课程设计中，对汇编应用程序理论知识有了系统的学习，在学习知识的同时还明白了阅历的重要，在平时中应该查找大量资料，不懈的努力和独立思考的能力，虽然这次的五子棋是一个比较简单的程序，但从中我学会了很多学习的方法，受益匪浅，面对以后的挑战只有不断的学习和实践。第6章 谢启在此次课程设计伊始，孙老师为我们提供了课题而且还不辞劳苦的为我们讲解了各个课题的具体思路，着手点和一些专业知识，极大的补充了我们的知识，激发了我们的积极性。在课程设计验收之际，孙老师还为我们讲解了我们的不足，并为我们提出了改进的方向。在此我向孙老师表示诚挚谢意。参考文献1孙海,葛建梅.大学计算机基础M.北京：中国电力出版社，2011.2钱晓捷.微机原理与接口技术（第4版）M.北京：机械工业出版社，2008. 附录：datasegment LO1 equ 262 ;音符宏定义LO2equ 294LO3equ 330LO4equ 349LO5equ 392LO6equ 440LO7equ 494MID1 equ 523MID2equ 587MID3equ 659MID4equ 698MID5equ 784MID6equ 880MID7equ 988HI1 equ 1046HI2 equ 1175HI3 equ 1318HI4 equ 1397HI5 equ 1568HI6equ 1760HI7equ 1975music_freq dw MID6,HI2,HI1,MID6,MID5,MID3dw HI2,HI5,HI3dw HI2,HI3,HI6,HI5,HI3,HI2,HI1,MID6dw HI1,HI3,MID2dw HI1,HI2,HI3,HI3,HI5,MID6dw MID5,MID6,HI1dw MID5,MID6,HI2,HI1,MID6,MID5,MID3dw MID5,HI1,MID6music_lenth dw 12,6,6,6,6,12dw 6,6,36dw 6,6,6,6,6,6,6,6dw 6,6,36dw 6,6,12,6,6,12dw 6,6,12,12,12dw 6,6,6,6,6,6,12dw 6,6,12,12,12music_freq1 dw MID2,MID2,MID2,MID3,MID2,MID1dw MID2,MID1,LO6,LO6,MID1dw MID2,MID5,MID3,MID2,MID1,MID2dw LO6,MID2,MID2,MID2,MID3dw MID3,MID2,MID1,LO6,LO5,MID1dw MID2,MID2,MID1,LO6,LO5dw LO5dw MID2,MID5,MID2,MID3,MID2,MID1dw MID2,MID1,LO6,LO6,MID1dw MID2,MID5,MID3,MID2,MID1,MID2dw LO6,MID2,MID2,MID2,MID3dw MID2,MID2,MID1,LO6,LO6,MID1dw MID2,MID2,MID2,MID1,LO6,LO6,LO5dw LO5dw MID1,LO5,MID1,MID2dw MID2dw MID4,MID4,MID4,MID4,MID4,MID4,MID3,MID2dw MID3,MID5,MID5,MID2,MID3,MID2,MID1dw MID2,MID2,MID2,MID1,LO6,LO6,MID1dw MID2,MID2,MID2,MID6,MID2dw MID5music_lenth1 dw 12,12,9,3,6,6dw 18,6,12,6,6 dw 12,12,9,3,6,6dw 12,12,6,12,6dw 6,12,6,12,6,6dw 12,12,6,6,6,6dw 24dw 12,12,6,6,6,6dw 18,6,12,6,6dw 12,12,9,3,6,6dw 12,12,6,12,6dw 6,6,6,6,12,6,6dw 12,6,6,6,6,6,6dw 24dw 18,6,12,6,6dw 24dw 9,3,6,6,9,3,6,6dw 6,6,12,9,3,6,6dw 6,6,6,6,12,6,6dw 12,12,12,6,6dw 24music_freq2 dw LO5,LO5,LO5,MID1,MID2,MID3dw MID5,HI1dw MID6,MID5,MID6,MID3,MID2dw MID1dw MID3,MID3,MID5,MID6,HI1dw HI1,HI6,MID5,MID6dw MID5dw MID5dw MID3,MID3,MID5,MID6,HI1dw HI1,MID6,MID5dw MID6,MID5,MID3,MID5dw MID3,MID5dw LO5,LO5,MID1,MID2,MID3dw MID5,MID3,MID2,MID3dw MID2dw MID2dw MID3,MID3,MID5,MID6,HI1dw MID1,MID6,MID5dw MID6,MID5,MID3,MID5dw MID3,MID5dw MID6,MID5,MID3,MID2,MID3,MID5dw MID5,MID6dw LO5,LO6,MID1,MID3,MID2dw MID1dw MID1,MID2,MID3,MID5dw MID5dw MID5,MID3,MID5,MID6dw HI1,HI2dw HI2,HI1,MID6,HI1dw MID6dw MID6,MID5,MID6,HI1dw MID6,MID5,MID6dw MID3,MID2,MID1,LO6dw LO5,MID5dw MID3,MID2,MID1,MID2dw MID1dw MID1,MID3,MID5,MID6dw MID3,MID5,MID6,HI1dw HI1,HI1,HI1,HI1music_lenth2 dw 6,3,3,6,3,3dw 18,6dw 6,3,3,6,6dw 24dw 6,6,6,3,3dw 12,6,3,3dw 24dw 24dw 6,6,6,3,3dw 18,3,3dw 12,6,3,3dw 12,6dw 6,6,6,3,3dw 12,6,3,3dw 24 dw 24 dw 6,6,6,3,3 dw 18,3,3 dw 12,6,3,3 dw 18,6 dw 6,3,3,6,3,3 dw 18,6 dw 6,3,3,6,6 dw 24 dw 6,6,9,3 dw 24 dw 12,6,3,3 dw 18,6 dw 12,6,3,3 dw 24 dw 12,6,3,3 dw 18,3,3 dw 9,3,6,6 dw 12,6,6 dw 12,6,3,3 dw 24 dw 12,6,3,3 dw 12,6,3,3 dw 24,24,24 blank db 0dh,0ah,0dh,0ah,$welcome db Quyanbo Curriculum design - Music Box ,0dh,0ah,0dh,0ah,$we1 db *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we2 db * Press 1 to choose play *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we3 db *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we4 db * Press 1 to choose play *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we5 db *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we6 db * Press 1 to choose play *,0dh,0ah,0dh,0ah,$we7 db *,0dh,0ah,0dh,0ah,$welcome1 db Please enter 1, 2, or 3 to choose songs!,0dh,0ah,0dh,0ah,$playing db is playing.,0dh,0ah,0dh,0ah,$playing1 db is playing.,0dh,0ah,0dh,0ah,$playing2 db is playing.,0dh,0ah,0dh,0ah,$data endscode segment assume cs:code,ds:datastart: mov ax,data mov ds,axbegin: mov ah,0;设置显示方式用于清屏mov al,3int 10hlea dx,blank;显示blank缓存区中的字符mov ah,9int 21hlea dx,welcome ;显示welcone缓存区中的字符mov ah,09hint 21h lea dx,we1 ;显示we1缓存区中的字符mov ah,09hint 21hlea dx,we2 ;显示we2缓存区中的字符mov ah,09hint 21hlea dx,we3;显示we3缓存区中的字符mov ah,09hint 21hlea dx,we4 ;显示we4缓存区中的字符mov ah,09hint 21hlea dx,we5 ;显示we5缓存区中的字符mov ah,09hint 21hlea dx,we6 ;显示we6缓存区中的字符mov ah,09hint 21hlea dx,we7;显示we7缓存区中的字符mov ah,09hint 21h lea dx,welcome1;显示welcome1缓存区中的字符mov ah,09hint 21h mov ah,0;从键盘接收字符返回al为字符码，ah为扫描码int 16hcmp ah,01h jz stopcmpal,1jemusic1cmpal,2jemusic2cmpal,3jemusic3music1:mov cx,39 lea