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课程设计报告电子琴（八音盒）1课题描述11. 1 DICE-8086k 试验系统11. 2 8255 与 8253 结构11.3功能说明42设计过程62.1硬件设计62.2软件设计62.3系统原理说明73测试9总结10附录代码11参考文献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汁电子产品 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序，以8086作为处理器， 用8255接八个开关K1K8,做电子琴按键输入，以8253控制扬声器，拨动不同的开关，

2、 发出相应的音阶。其中K1代表静音，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，使实验电路配巻 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，地址范用为OOOOOh-Offffh, 其中OOOOOh-oofffh监控占用。3）自带键盘，显示

3、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。系统控帑线制总掛n(S2)M/lO(LOCK) W (so)dSF J-(Sl)DT/R (RQO)HOLD JRQ1)HLDAl READY8086PU制TESTRESET- MN/MXCLKADOADI 5A16/S3A19/S6 BHE/S7 aleCqso) iNTA(QSl) I

4、NTR NMI总线信号中断控制vrrVCC 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 口髙位部分（PC7PC4）提供，因此把A 口和C 口髙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（PC3PCO）合在一起 称之为B组。图1.2 8255引脚图PA1PA3PA5PA7PB1PB3PB5PB7PCI图1.3

5、 8255内部结构图PCS3）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OUT和门控信号GATEo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Al、A0,接到系统总线Al、A0上。计数器时钟信号CLK, 作用是在8253进行左时或计数工作是，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il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 OUT信

6、号，以示左时或计数 以到。D7 124WD6 2V7RD5 "RETD4 7"D3 A1D2 一 AOD1 一8253/82S4CLK2DO OUT2CLK0 一一 CATE2OUTO 一QLK1GATE0 一1 4GATE1GND 一1 21 3OUT1图1.4 8253引脚图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数据总线缓冲器：3态，双向8位寄存器和D0、D7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

7、完全相同的计数器。英内部由16为初值寄存器、减1计数器 和当前计数值锁存器组成。D7 DO数据总线A 缓冲器DwWR Ao Aics读写控制逻辑控制字寄存器內 部 数 据 总 线计数器1d计数器2 CLK oGATE 0 -OUTo CLK i GATE i OUT iVCLK 2GATE 2 OUT 2图1.5 8253内部结构图1.3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PA0>A7,这样就可以通过8255读取开关量。如下图：图16开关控制图2）扬声器控制：（1） 8253讣数器2的输出控制扬声器的发声音调（2

8、） 8253计数器2 只能工作在方式3,才能输出一上频率的方波，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）（4）必须使8255APB0和PB1同时为髙 电平，扬声器才能发岀预先设左频率的声音；关闭则是利用8255APB0和PB1同时为低电平, 关闭与门，扬声器关闭。滤波器CLK2OUT2GATE2PBO PB182538255A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KIK8,利用8255A方式0,端口 A输入方

9、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PBO、PB控制 扬声器的开启、关闭。利用左时器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波，方波信号通过滤波器、 功率放大器使扬声器发声。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

10、两种 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，易岀错；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。图2. 2程序流程图2. 3系统原理说明1）利用8个逻辑开关做为电子琴的键盘输入，髙电平有效，则开关疑由8255A的端口 A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 AH, 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8

11、253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 42比 ALMOV AL, AHOUT 42H, AL3）要使8253OUT发岀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：计数值二输入时钟频率/任务要求频率然后CPU将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 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将8255A的

12、PBO、PB1豊0,关闭扬声器。代码如下：IN AL, 61HAND AL, OFCHOUT 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，则整个程序退岀。此时是调用的6号和4CH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8253发声，发出 静音.Si. La. Sol、Fa. Mi. Re、Do 音调。表3. 1音阶频率表音阶静音SiLaSolFaMiReDo频率04934403

13、92349329293241计数值02420271230443419362740724572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通过这两周的硬件课程设讣，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 査阅了大量的关于开关输入和发声程序设计的书籍，然后确左好自己的方案，对自己的 设计有了一个大概的思路。通过编程，我

14、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，但通过设汁，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，但结果还是令我比较欣慰的。在此特别感谢老 师对我的指导。附录代码STACKSEGMENT STACKSTACKENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODESTART:MOV DX

15、.63HMOV AL,90HOUT DX,AL:8255A初始化INPUT:MOV DX.60HIN AL.DX:8255A端口 A输入MOV AH.07HINT21H:从开关输入信号CMP AU00000001BJZK1CMPAL0OOOOO1OBJZK2CMPAL.00000100BJZK3CMPAL.00001000BJZK4CMPAU00010000BJZ K5CMPAL.00100000BJZ K6CMPAU01000000BJZ K7CMPALJ0000000BJZK8MOV DL.0FFH:判断从哪个开关输入并跳;转到相应8253初始化MOV AH.6INT21HKI:MOV A

16、H.4CHINT21HMOV AL.0B6H:键盘任意输入则退出程:序，返回DOSOUT43H.ALMOV AX.OJMP SINGK2:MOV AL.0B6HOUT43H.ALMOV AX,2420JMP SINGK3:MOV AL.0B6HOUT43H.ALMOVAX.2712JMP SINGK4:MOV AL.0B6H OUT43H.ALMOV AX3044JMP SINGK5:MOV AL.0B6HOUT43H.ALMOVAX.3419JMP SINGK6:MOV AL.0B6H OUT43H.ALMOV AX.3627JMP SINGK7:MOV AL.0B6H OUT43H.ALMOV AX.4072JMP SINGK&MOV AL.0B6HOUT 43H.AL: 8253 初始化MOV AX,4572:并给 AX 賦SING:JMP SING:值OUT 42H.ALMOV