微机原理与接口技术 汇编语言单片机设计简易电子琴

1、微机原理与接口技术 _汇编语言 , 单片机设计简易电子琴微机原理与接口技术课程设计报告电子琴 （八音盒 ）目录1 课题描1.1 DICE-8086k 试验系1.2 8255 与 8253 结1.3 功能说2 设计过2.1 硬件设662.2 软件设2.3 系统原理说10附录代11参考文131 课题描述随着社会发展，计算机硬件技术越来越多的应用到生活中的各个领域，人们对 软硬件技术结合开发出来的产品的要求越来越迫切，需求日益增加，如今用软硬件 结合设计电子产品已经成为了一大时尚。本设计编写的一个用开关模拟电子琴的程做电子琴按键输入，以8253控制扬声器，拨动不同的开关，发出相应的音阶。其中K1代表

2、静音,K2发si的音，K3发la的音，K4发sol的音，K5发fa的音,K6发mi的音,K7发re的序，以8086作为处理器，用8255接八个开关K1,K8,音，K8发do的音。开发工具：汇编语言；DICE-8086K实验系统。1.1 DICE-8086k 试验系统使实验8086k试验系统软硬件配置完善，实验电路采用分模块，开放型设计, 电路配置灵活，用户可直接运用。系统的主要特点1）采用主频为4.77mhz的8086cpu为主cpu,并以最小工作方式构成系统2）配有两片61c256静态ram构成系统的64k基本内存，地址范围为00000h- 0ffffh, 其中 00000h-oofffh

3、监控占用。3）自带键盘，显示器，能够独立运行，为实验程序调试带来方便。4）提供标准rs232异步通讯口，以连接IBM-PC机。5）支持联机与脱机二种工作方式,系统扩展有EPROM把所有实验程序都固化在该片中，脱机工作时，只需按一键,即可完成实验程序下载。调用实验程序只须在实验仪键盘输入实验程序入口地址,按EXEC键即可,非常便捷。ADO控(LOCK)脈JSJ(SO) IW JL*CS1)DT/R- 密嚳曲仍hold 魁田 URqihlda r READY rAD15A16/S3CPU控和 RESET L M 伽CLK 8085A19/S6f 0HE/S7 f ALE (QSO) f Tfm(Q

4、SlIWTRNMISW号中断控制nrVCC GND图1.1 8086cpu引脚图1.2 8255 与 8253 结构1) 8255是一个40引脚的双列直插式集成电路芯片.它具有三个8位口，其中A 口和B 口是单纯的数据口，供数据I/O使用。而C 口则既可以作数据口，又可以 作控制口使用，用于实现 A 口和B 口的控制功能。2)数据传送中A 口所需的控制信号由C 口高位部分(PC7,PC4)提供，因此把A 口和C 口高位部分合在一起称之为 A组；同样理由把B 口和C 口低位部分(PC3,PC0)合在一起称之为B组。更31la亘17Al3WKPP2RST35曲爼T9AD6PCT OPCS oPC5

5、C10iTT2n0125457 玖DDD0D欣DAOAlCEPBO PBlPB3PB3PE4 PESPE咗PB7PBlPE 3PB5PCIO PAO0 12 301234567 AAAA-AAtt pppppp p FPC3图1.2 8255弓I脚图图1.3 8255内部结构图3） 8253是24脚双列直插式芯片，+5V电源供电。每个芯片内部有3个独立的计数器（计数通道），每个计数器都有自己的时钟输入 CLK计数输出0U币门 控信号GATE数据总线D0D7为三态输出/输入线。片选信号CS读信号RD写信号WR 他们为输入信号，低电平有效。地址线 A1、A0,接到系统总线A1、A0上。计数器 时钟

6、信号CLK作用是在8253进行定时或计数工作是，每输入1个时钟脉冲信号CLK便使计数值减1。计数器门控选通信号 GATE计数器输出信号OUT作用是 计数工作时，每来1个时钟脉冲，计数器减1,当计数器值减为0,就在输出线上 输出一 OUTB号，以示定时或计数以到。D7 -124D&-2D5 -mrD4-D3-一 A1D2-A0D1-仇K2D0-0UT2CLKD -一 CATE3Qm -CLK1GATED-14-GATE1OND 一1213-OUT1图1.4 8253弓I脚图4)8253/8254内部有6个模块：数据总线缓冲器，读/写逻辑，控制命令寄存 器，计数器0,计数器1,计数器2数据总线缓冲

7、器：3态，双向8位寄存器和D0D7相连。读/写逻辑：由CPU发来的读/写信号和地址信号来选择读出或写入寄存器。控 制命令寄存器：接受CPU来控制字。计数器:8253有3个结构完全相同的计数器。其内部由16为初值寄存器、减1 计数器和当前计数值锁存器组成。3图1.5 8253内部结构图CLF、tGATE ,LT 1匚ug gate 1 IOUT 3CLKekF Cl :W ,51.3功能说明1）开关控制:8255端口 A工作在方式0,且为输入方式，端口B、C任意。开关接在8255端口 A的PA0PA7这样就可以通过8255读取开关量。如下图 :D7-D0 D7-D0PA0RD _ PA1WR R

8、D PA2A0 WR PA3A18086 A0 PA4A2 A1 PA58255AA3.译 A4. PA6 码 CS PA7 器 A5.A15M/IO图 1.6 开关控制图2）扬声器控制 :（1）8253 计数器 2的输出控制扬声器的发声音调(2)8253 计数器2 只能工作在方式 3，才能输出一定频率的方波，经滤波后得到近似的正弦波，进而推动扬声器发声（3）扬声器还受控于并行接口 （8255A芯片） 必须使8255APB0和PB1同时为高电平，扬声器才能发出预先设定频率的声音；关闭则是利用8255APB（和PB1同时为低电平，关闭与门，扬声器关闭。CLK2OUT2滤功8253波&放器GATE

9、2PB0 PB1 8255A图 1.7 扬声器控制图2 设计过程本次设计的模拟电子琴是以8253控制扬声器，以8255接8个开关K1-K8作为 电子琴的按键输入。2.1 硬件设计采用并口 8255A接8个开关K1K8,利用8255A方式0,端口 A输入方式，即AL,10010000B,可以将开关的量输入到 CPU中，利用8个开关做电子琴的8个按 键。驱动控制扬声器利用8253与8255A共同执行（如图2.1）。利用8255A的PB0PB控制扬声器的开启、关闭。利用定时器 8253驱动发声，CPU通过对8253通道 2（端口地址42H）进行编程，利用8253方式3以不同的脉冲频率产生不同的输出方

10、 波，方波信号通过滤波器、功率放大器使扬声器发声。D7-D0 D7-D0RD RD CLK2WR WF滤 A0 A0 OUT2 功波& A1 A1 放器 8253 8086GATE2CS A2 译 A3 码 A4 器 A5 2 A15 D7-D0 PB0 M/IO PB1RD PA0PA0 PA1WR PA2A0 PA3A18255A译 PA4PA5 码CS PA6 器 PA7 1图 2.1 硬件电路连接图2.2 软件设计利用汇编语言对接口进行编程控制。程序模块主要包括8255A、8253 的初始 化、开关量的输入、扬声器的开启、关闭及程序的退出。在使 8253 的初值计数与 频率相对应有两种

11、方法，一是利用表的操作，但这种操作不太容易实现，硬件的连 接也比较麻烦，易出错 ; 所以我采用的是比较跳转的方式， 比较简单明了，容易理解。程序中的模块关 系见程序流程图。开始8255A初始化开关输入 返回 DOS结 束 由 AL 的不同跳转到相应 8253 初始化计数值装人 8253打开扬声器关闭扬声器图 2.2 程序流程图2.3 系统原理说明） 利用 8 个逻辑开关做为电子琴的键盘输入，高电平有效，则开关量由 8255A 的端口 1A方式0,输入方式（控制字AL,10010000B）送入CPU中。此时调用的是7号系 统功能调用，从标准设备输入单字符置入 AL寄存器中，调用格式为：MOV A

12、H,07HINT 21H2）CPU根据不同的开关量，将程序跳转到相应频率对应的8253的初始化，并给8253赋上频率对应的初始值，此时利用的是8253的通道 2，方式 3，产生不同频 率的方波。代码如下 ：MOV AL,0B6HOUT 43H,ALMOV AX计数值OUT 42H,ALMOV AL,AHOUT 42H,AL3）要使8253OUT发出的方波频率与任务中的频率相同，则要给8253设置计数 值, 计算方法为 ：计数值=输入时钟频率/任务要求频率 然后CPU各8255A的PBO PB1置1，打 开8253的GATE和与门（图2.1）。代码如下：IN AL,61HOR AL,03HOUT

13、 61H,AL82534）产生的方波信号通过滤波器形成正弦信号，然后通过功率放大器，将正弦信 号放大，驱动扬声器发声。再然后CPU各8255A的PB0 PB1置0,关闭扬声器。代码如下：IN AL,61HAND AL,0FCHOUT 61H,AL再次输入开关量,则循环执行上面过程。5）当输入为PC键盘任意键输入时，则整个程序退出。此时是调用的 号系统功能调用，系统输入键盘任意键，返回 DOS调用格式为:MOV DL,0FFHMOV AH,6INT 21HMOV AH,4CHINT 21H3 测试6 号和 4CH8253发接通电路之后，按下开关键，依次拨动各个开关来控制作为扬声器的 声，发出静音

14、、Si、La、Sol、Fa、Mi、Re Do音调。表 3.1 音阶频率表音阶 静音 Si La Sol Fa Mi Re Do频率 0 493 440 392 349 329 293 241计数值 0 2420 2712 3044 3419 3627 4072 4572由于每个开关的音调发音时间有软件延时控制，所以当开关打开时，就会连续 发出音节标称频率的声音。整体进行硬件电路图和软件测试， 把所需程序进行输入一切运行良好，可以 完成模拟电子琴，通过开关键实现产生不同音节频率的功能总结通过这两周的硬件课程设计，我对微机原理及应用这门课有了更深的认识，系 统的掌握了微机原理及接口的应用知识。这次

15、课程设计我做的是用开关模拟电子琴发声。在老师确定题目后，我便去图 书馆查阅了大量的关于开关输入和发声程序设计的书籍，然后确定好自己的方案， 对自己的设计有了一个大概的思路。通过编程，我学会了如何独立的写出程序，提 高了自己的分析解决问题的能力，并且使自己所学的知识与实践相结合，应用到实 践当中。课程设计中涉及到许多接口芯片，使我对这些芯片有了更深的认识，对芯 片的各种工作方式有了更深的理解，虽然没有进行硬件的调试，但通过设计，我也 学到了很多书本上没有的知识。在设计当中遇到了很多的问题，但通过查找资料， 克服了这些问题，提高了自己在实际当中解决问题的能力。虽然此次课程设计的过程是艰辛的，但结果

16、还是令我比较欣慰的。在此特别感 谢老师对我的指导。10附录代码STACK SEGMENT STACKSTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART: MOV DX,63HMOV AL,90HOUT DX,AL ;8255A 初始化 INP UT: MOV DX,60HIN AL,DX ;8255A 端口 A输入MOV AH,07HINT 21H ; 从开关输入信号CMP AL,00000001B JZ K1CMP AL,00000010B JZ K2CMP AL,00000100B JZ K3CMP AL,00001000B JZ K4CMP AL,0001

17、0000BJZ K5CMP AL,00100000BJZ K6CMP AL,01000000BJZ K7CMP AL,10000000B ;判断从哪个开关输入并跳JZ K8 ; 转到相应 8253 初始化MOV DL,0FFHMOV AH,6INT 21HMOV AH,4CH 键; 盘任意输入则退出程INT 21H ; 序，返回 DOS K1: MOV AL,0B6HOUT 43H,ALMOV AX,0JMP SINGK2: MOV AL,0B6HOUT 43H,ALMOV AX,2420JMP SING11K3: MOV AL,0B6HOUT 43H,ALMOV AX,2712JMP SINGK4: MOV AL,0B6HOUT 43H,ALMOV AX,3044JMP SINGK5: MOV AL,0B6HOUT 43H,ALMOV AX,3419JMP SINGK6: MOV AL,0B6HOUT 43H,ALMOV AX,3627JMP SINGK7: MOV AL,0B6HOUT 43H,ALMOV AX,4072JMP SINGK8: MOV AL,0B6HOUT 43H,AL ;8253 初始化MOV AX,4572 ;并给 AX赋JMP SING ;值 SING: OUT 42H,ALMOV AL,AHOUT 4