微機原理與接口技術匯編語言,單片機設計簡易電子琴

1、微機原理與接口技術課程設計報告電子琴（八音盒）1課題描述11. 1 DICE-8086k 試驗系統(tǒng)11. 2 8255 與 8253 結(jié)構(gòu)11.3功能說明42設計過程62.1硬件設計62.2軟件設計62.3系統(tǒng)原理說明73測試9總結(jié)10附錄代碼11參考文獻131課題描述隨著社會發(fā)展，計算機硬件技術越來越多的應用到生活中的各個領域，人們對軟硬件技 術結(jié)合開發(fā)出來的產(chǎn)品的要求越來越迫切，需求日益增加，如今用軟硬件結(jié)合設汁電子產(chǎn)品 已經(jīng)成為了一大時尚。本設計編寫的一個用開關模擬電子琴的程序，以8086作為處理器， 用8255接八個開關K1K8,做電子琴按鍵輸入，以8253控制揚聲器，撥動不同的開關，

2、 發(fā)出相應的音階。其中K1代表靜音，K2發(fā)si的音，K3發(fā)la的音,K4發(fā)sol的音，K5 發(fā)fa的音，K6發(fā)mi的音，K7發(fā)re的音，K8發(fā)do的音。開發(fā)工具：匯編語言；DICE-8086K實驗系統(tǒng)。1.1 DICE-8086k 試驗系統(tǒng)8086k試驗系統(tǒng)軟硬件配置完善，實驗電路采用分模塊，開放型設計，使實驗電路配巻 靈活，用戶可直接運用。系統(tǒng)的主要特點：1）采用主頻為4. 77mhz的8086cpu為主cpu,并以最小工作方式構(gòu)成系統(tǒng)2）配有兩片61c256靜態(tài)ram構(gòu)成系統(tǒng)的64k基本內(nèi)存，地址范用為OOOOOh-Offffh, 其中OOOOOh-oofffh監(jiān)控占用。3）自帶鍵盤，顯示

3、器，能夠獨立運行，為實驗程序調(diào)試帶來方便。4）提供標準rs232異步通訊口，以連接IBM-PC機。5）支持聯(lián)機與脫機二種工作方式，系統(tǒng)擴展有EPROM,把所有實驗程序都固化在該片 中，脫機工作時，只需按一鍵，即可完成實驗程序下載。調(diào)用實驗程序只須在實驗儀鍵盤輸 入實驗程序入口地址，按EXEC鍵即可，非常便捷。系統(tǒng)控帑線制總掛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總線信號中斷控制vrrVCC GND圖1. 1 8086cpu引腳圖1. 2 8255 與 8253 結(jié)構(gòu)1）8255是一個40引腳的雙列直插式集成電路芯片.它具有三個8位口，其中A 口和B 口是單純的數(shù)據(jù)口，供數(shù)據(jù)I/O使用。而C 口則既可以作數(shù)據(jù)口，又可以作控制口使用，用 于實現(xiàn)A 口和B 口的控制功能。2）數(shù)據(jù)傳送中A 口所需的控制信號由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稱之為A組：同樣理由把B 口和C 口低位部分（PC3PCO）合在一起 稱之為B組。圖1.2 8255引腳圖PA1PA3PA5PA7PB1PB3PB5PB7PCI圖1.3

5、 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖PCS3）8253是24腳雙列直插式芯片，+5V電源供電。每個芯片內(nèi)部有3個獨立的計數(shù)器（計數(shù)通道）,每個計數(shù)器都有自己的時鐘輸入CLK,計數(shù)輸出OUT和門控信號GATEo數(shù)據(jù)總線D0D7：為三態(tài)輸出/輸入線。片選信號CS,讀信號RD,寫信號WR,他們?yōu)檩?入信號，低電平有效。地址線Al、A0,接到系統(tǒng)總線Al、A0上。計數(shù)器時鐘信號CLK, 作用是在8253進行左時或計數(shù)工作是，每輸入1個時鐘脈沖信號CLK,便使計數(shù)值減1。 計數(shù)器門控選通信號GATE,計數(shù)器輸出信號OUT,作用是il數(shù)工作時，每來1個時鐘脈 沖，計數(shù)器減1，當計數(shù)器值減為0,就在輸出線上輸出一 OUT信

6、號，以示左時或計數(shù) 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圖1.4 8253引腳圖4) 8253/8254內(nèi)部有6個模塊:數(shù)據(jù)總線緩沖器，讀/寫邏輯，控制命令寄存器， 計數(shù)器0,計數(shù)器1,計數(shù)器2數(shù)據(jù)總線緩沖器：3態(tài)，雙向8位寄存器和D0、D7相連。讀/寫邏輯：由CPU發(fā)來的讀/寫信號和地址信號來選擇讀出或?qū)懭爰拇嫫?。控制命令寄存器：接受CPU來控制字。計數(shù)器：8253有3個結(jié)構(gòu)

7、完全相同的計數(shù)器。英內(nèi)部由16為初值寄存器、減1計數(shù)器 和當前計數(shù)值鎖存器組成。D7 DO數(shù)據(jù)總線A 緩沖器DwWR Ao Aics讀寫控制邏輯控制字寄存器內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 總 線計數(shù)器1d計數(shù)器2 CLK oGATE 0 -OUTo CLK i GATE i OUT iVCLK 2GATE 2 OUT 2圖1.5 8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1.3功能說明1）開關控制：8255端口 A工作在方式0,且為輸入方式，端口 B、C任意。開關接在 8255端口 A的PA0>A7,這樣就可以通過8255讀取開關量。如下圖：圖16開關控制圖2）揚聲器控制：（1） 8253訃數(shù)器2的輸出控制揚聲器的發(fā)聲音調(diào)（2

8、） 8253計數(shù)器2 只能工作在方式3,才能輸出一上頻率的方波，經(jīng)濾波后得到近似的正弦波，進而推動揚聲 器發(fā)聲（3）揚聲器還受控于并行接口 （8255A芯片）（4）必須使8255APB0和PB1同時為髙 電平，揚聲器才能發(fā)岀預先設左頻率的聲音；關閉則是利用8255APB0和PB1同時為低電平, 關閉與門，揚聲器關閉。濾波器CLK2OUT2GATE2PBO PB182538255A圖1.7揚聲器控制圖2設計過程本次設計的模擬電子琴是以8253控制揚聲器，以8255接8個開關K1-K8作為電子 琴的按鍵輸入。2.1硬件設計采用并口 8255A接8個開關KIK8,利用8255A方式0,端口 A輸入方

9、式，即AL= 10010000B,可以將開關的量輸入到CPU中，利用8個開關做電子琴的8個按鍵。驅(qū)動控制揚聲器利用8253與8255A共同執(zhí)行（如圖2. 1）。利用8255A的PBO、PB控制 揚聲器的開啟、關閉。利用左時器8253驅(qū)動發(fā)聲，CPU通過對8253通道2 （端口地址42H） 進行編程，利用8253方式3以不同的脈沖頻率產(chǎn)生不同的輸出方波，方波信號通過濾波器、 功率放大器使揚聲器發(fā)聲。圖2.1硬件電路連接圖2. 2軟件設計利用匯編語言對接口進行編程控制。程序模塊主要包括8255A、8253的初始化、開關 量的輸入、揚聲器的開啟、關閉及程序的退出。在使8253的初值計數(shù)與頻率相對應有

10、兩種 方法，一是利用表的操作，但這種操作不太容易實現(xiàn)，硬件的連接也比較麻煩，易岀錯；所 以我采用的是比較跳轉(zhuǎn)的方式，比較簡單明了，容易理解。程序中的模塊關系見程序流程 圖。圖2. 2程序流程圖2. 3系統(tǒng)原理說明1）利用8個邏輯開關做為電子琴的鍵盤輸入，髙電平有效，則開關疑由8255A的端口 A方式0,輸入方式（控制字AL=10010000B）送入CPU中。此時調(diào)用的是7號系統(tǒng)功能調(diào) 用，從標準設備輸入單字符置入AL寄存器中，調(diào)用格式為：MOV AH, 07HINT 21H2）CPU根據(jù)不同的開關量，將程序跳轉(zhuǎn)到相應頻率對應的8253的初始化，并給8253 賦上頻率對應的初始值，此時利用的是8

11、253的通道2,方式3,產(chǎn)生不同頻率的方波。代碼 如下：MOV AL, 0B6HOUT 43H, ALMOV AX,計數(shù)值OUT 42比 ALMOV AL, AHOUT 42H, AL3）要使8253OUT發(fā)岀的方波頻率與任務中的頻率相同，則要給8253 設置計數(shù)值，計算方法為：計數(shù)值二輸入時鐘頻率/任務要求頻率然后CPU將8255A的PBO、PB1置1,打開8253的GATE和與門（圖2.1）。代碼如下：IN AL,61HOR AL, 03HOUT 61H, AL82534）產(chǎn)生的方波信號通過濾波器形成正弦信號，然后通過功率放大器，將正弦信號放大, 驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。再然后CPU將8255A的

12、PBO、PB1豊0,關閉揚聲器。代碼如下：IN AL, 61HAND AL, OFCHOUT 61H, AL再次輸入開關量，則循環(huán)執(zhí)行上面過程。5）當輸入為PC鍵盤任意鍵輸入時，則整個程序退岀。此時是調(diào)用的6號和4CH號系統(tǒng) 功能調(diào)用，系統(tǒng)輸入鍵盤任意鍵，返回DOS。調(diào)用格式為：MOV DL, 0FFHMOV AH, 6INT 21HMOV AH, 4CHINT 21H3測試接通電路之后，按下開關鍵，依次撥動各個開關來控制作為揚聲器的8253發(fā)聲，發(fā)出 靜音.Si. La. Sol、Fa. Mi. Re、Do 音調(diào)。表3. 1音階頻率表音階靜音SiLaSolFaMiReDo頻率04934403

13、92349329293241計數(shù)值02420271230443419362740724572由于每個開關的音調(diào)發(fā)音時間有軟件延時控制，所以當開關打開時，就會連續(xù)發(fā)出音節(jié) 標稱頻率的聲音。整體進行硬件電路圖和軟件測試，把所需程序進行輸入一切運行良好，可以完成模擬 電子琴.通過開關鍵實現(xiàn)產(chǎn)生不同音節(jié)頻率的功能通過這兩周的硬件課程設訃，我對微機原理及應用這門課有了更深的認識，系統(tǒng)的 掌握了微機原理及接口的應用知識。這次課程設計我做的是用開關模擬電子琴發(fā)聲。在老師確定題目后，我便去圖書館 査閱了大量的關于開關輸入和發(fā)聲程序設計的書籍，然后確左好自己的方案，對自己的 設計有了一個大概的思路。通過編程，我

14、學會了如何獨立的寫出程序，提高了自己的分 析解決問題的能力，并且使自己所學的知識與實踐相結(jié)合，應用到實踐當中。課程設計 中涉及到許多接口芯片，使我對這些芯片有了更深的認識，對芯片的各種工作方式有了 更深的理解，雖然沒有進行硬件的調(diào)試，但通過設汁，我也學到了很多書本上沒有的知 識。在設計當中遇到了很多的問題，但通過查找資料，克服了這些問題，提高了自己在 實際當中解決問題的能力。雖然此次課程設計的過程是艱辛的，但結(jié)果還是令我比較欣慰的。在此特別感謝老 師對我的指導。附錄代碼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輸入MOV AH.07HINT21H:從開關輸入信號CMP AU00000001BJZK1CMPAL0OOOOO1OBJZK2CMPAL.00000100BJZK3CMPAL.00001000BJZK4CMPAU00010000BJZ K5CMPAL.00100000BJZ K6CMPAU01000000BJZ K7CMPALJ0000000BJZK8MOV DL.0FFH:判斷從哪個開關輸入并跳;轉(zhuǎn)到相應8253初始化MOV AH.6INT21HKI:MOV A

16、H.4CHINT21HMOV AL.0B6H:鍵盤任意輸入則退出程: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:并給 AX 賦SING:JMP SING:值OUT 42H.ALMOV