华北电力大学微机原理课程设计报告

课程设计报告

( 2013—2014 年度第一学期)

课程：微机原理及应用

题目：电子琴及电子播放器

院系：自动化系

班级：自动化1103

学号： 201111010122

201109010113

201102020331

学生姓名：詹文超

靳朝阳

张晓

指导教师：张妍

设计周数：一周

成绩：

日期：2014年1 月10 日

微机原理及应用课程设计报告

一、目的与要求

1．通过对微机系统分析和具体设计，使学生加深对所学课程的理解。

2．掌握汇编语言程序设计的基本方法和典型接口电路的基本设计方法。

3．培养学生分析问题、解决问题的能力。

4．培养学生对微型计算机应用系统的基本设计能力。

5．提高学生的实践动手能力和创新能力。

二、主要内容

1. 电子琴及电子播放器

2. 系统介绍

本设计不仅可以实现小键盘电子琴演奏，还可以通过拨码开关播放不同的电子音乐，主要有小星星，两只老虎和欢乐颂。硬件设计用到8253和8255芯片，8253工作在方式3，产生一定的频率方波，同时对应着不同音调；8255为可编程接口芯片，用于整个系统的开关控制功能。

3. 系统实现的功能

系统主要实现三个功能：

1、自动演奏3首歌曲；

2、利用小键盘手动演奏；

3、歌曲之间的相互切换。

4.所用芯片的工作原理

（1）8253原理

8253有3个独立的计数通道，每个通道结构相同，例若clk0给定频率，向控制字寄存器写入控制字，并向计数器0写入计数初值，采用不同的方式即可产生不同的频率。

8253的内部结构

（1）．数据总线缓冲器

实现8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器，用以传送CPU向8253的控制信

息、数据信息以及CPU从8253读取的状态信息，包括某时刻的实时计数值。

（2）．读/写控制逻辑

控制8253的片选及对内部相关寄存器的读/写操作，它接收CPU发来的地址信号以实现片选、内部通道选择以及对读/写操作进行控制。

（3）．控制字寄存器

在8253的初始化编程时，由CPU写入控制字，以决定通道的工作方式，此寄存器只能写入，不能读出。

（4）．计数通道0#、1#、2#：

这是三个独立的，结构相同的计数器/定时器通道，每一个通道包含一个16位的计数寄存器，用以存放计数初始值，一个16位的减法计数器和一个16位的锁存器，锁存器在计数器工作的过程中，跟随计数值的变化，在接收到CPU发来的读计数值命令时，用以锁存计数值，供CPU读取，读取完毕之后，输出锁存器又跟随减1计数器变化。

（5）．8253外部引脚

8253芯片是具有24个引脚的双列直插式集成电路芯片，其引脚分布如图所示。8253芯片的24个引脚分为两组，一组面向CPU，另一组面向外部设备，各个引脚及其所传送信号的情况，介绍如下：

1．D7~D0：双向、三态数据线引脚，与系统的数据线连接，传送控制、数据及状态信息。

2．RD：来自于CPU的读控制信号输入引脚，低电平有效。

3．WR：来自于CPU的写控制信号输入引脚，低电平有效。

4．CS：芯片选择信号输入引脚，低电平有效。

（6）. 8253端口地址

（2）8255原理

8255有3种工作方式：方式0，方式1，方式3，本次设计用方式0。在这种方式下，任何一个端口可以通过方式控制字规定作为输入口，也可作为输出口； 8255A有两个控制字：方式选择控制字和端口C置位/复位控制字。方式选择控制字的最高位总是1，而端口C置位／复位控制字的最高位总是0，用来区分两个控制字。

8255初始化方式如下图

5.系统分析

（1）系统原理

在了解8253，8255工作原理之后，我们利用2个开关从8255芯片A口输入不同数值，00，01，10，11.利用编程区分4中状态，跳入4个循环，即可演奏3首歌曲和手动电子琴。8253则是事先算好初值，送如计数器。每个频率可产生不同的音。每个音之间停顿相应时间，每个句子之间停顿相应时间，即可演奏完每首歌曲。

每首歌曲和每个句子末尾有数字1，2判断是否停顿或者跳入下一首歌，实现每首歌之间的转换。

小键盘演奏则是利用一些算法得知每个健的值会存入al寄存器中，利用al中的值，判断al大小，设置数据段7个健值，取出响应频率设置循环即可弹奏。

（2）系统思路分析

系统从实现一个音开始，到完成一首歌的编曲，之后加入判断语句，进行第二首，第三首歌的编曲即已完成自动播放部分。之后单独进行小键盘分析，取出主要部分，判断出运作原理利用最终al的值进行频率换算。融入前一部分完成的歌曲中，反复调试完成。

三．实验总结

1.实验要点和问题分析

（1）计数值足够，所以只采用1个计数器，计数初值在程序中计算不便，所以定义数据段，根据clk0的频率和要产生的频率，计算初值，写入数据段；

（2）改变开关状态，读入数据相应跳转，3首固定歌曲都跳入同一循环W1进行演唱，简短程序；

（3）演唱完一首歌曲才可以进入下首歌曲，所以要在这首歌曲演唱完之前，改变开关状态；

（4）每首歌曲句末为1，2是判断是否加停顿和换歌；

（4）为防止程序太长，超出跳转地址，每次判断都跳到Wo处，简短程序；

（6）小键盘的程序需要看懂如何判别是那个健，最终值存入al中，根据al的值为1-7定义数据段1-7的频率，用si+al*2的值作为地址即可取出相应频率。

（7）1-7之外的数据不要等待，1-7的键入后，去掉停顿，按键长按则一直发生，可控制长短调。

2.实验心得

本次试验从最开始的尝试到最后全部完成，历经很长时间，做了很多努力，让我们都非常欣慰，在做实验的过程中，不断尝试，优化，大大提高了我们的团队合作能力和专业知识的掌握，关键是学和玩相结合，设计的过程虽然有点辛苦，但都很开心，我认为这点很重要。希望每次的实验都可以从兴趣而发，以乐趣结束，不再为书本而苦恼。相信我们会越做越好。另外感谢老师的耐心指导，给了我们很大的帮助。本次课设圆满成功。

四．参考文献

微机原理及应用马平姚万业王柄谦中国电力出版社2003年4月第一版