微机原理与接口技术课程设计——音乐盒

微机原理与接口技术课程设计报告

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目录

一、课程名称及设计组成员——————————————3

二、课程内容及要求—————————————————3

三、方案、系统硬件组成框图以及工作原理说明——————3

1、方案——————————————————————3

2、工作原理————————————————————3

3、系统硬件组成框图————————————————4

四、程序功能描述及程序流程——————————————4

1、程序功能描述——————————————————4

2、程序流程————————————————————4

五、程序源代码及注释—————————————————6

六、DOS功能调用，文件列表清单————————————14

七、程序调试出现的问题、原因及排除——————————15

八、收获和体会————————————————————16

九、参考文献—————————————————————17

一、课题名称及设计组成员

(1) 课程名称：计算机音乐播放系统设计

(2) 设计组成员：

二、课程内容及要求

课程内容：

设计一个汇编语言程序，实现计算机音乐播放系统。实现功能如下：

(1) 制作一个菜单，使用菜单条选择功能，让用户选择演奏的乐曲，不少于5首。

(2) 用定时器方式演奏《梁祝》实现音乐演奏。

(3) 提示使用ESC键或者ENTER键可以退出当前过程或返回DOS

(4) 使用控制变量可以控制不同的效果以及要求，如播放速度，间隔等。

(5) 界面美观，程序结构化程度高，模块结构合理。

三、方案、系统硬件组成框图以及工作原理说明

1、方案

基于PC计算机时钟晶振为1.1931816MHz，利用电脑中的蜂鸣器发出声音。

各音阶标称频率值：

音符： 1 2 3 4 5 6 7

（重低音）

对应频率：（Hz）131 147 165 175 196 220 247

（低音）

对应频率：（Hz）262 294 330 349 392 440 494

（中音）

对应频率：（Hz）523 587 659 698 784 880 988

（高音）

对应频率：（Hz）1046 1175 1318 1397 1568 1760 1975

2、工作原理说明

软件设计是本设计的重点，在软件设计中，要给8253和8255写数据，同时还要检测键盘输入的值，并根据输入的值，执行相应的代码来控制音乐的播放。首先在一开始先显示音乐菜单，然后调用DOS中21H 的01中断来接收键盘上的数据，在此过程中，程序在等待中，直到键盘上有键按下，程序才进行相应的操作。当键盘输入一个值后，首先判断输入的值是否为“0”，如果是，那就退出程序，如果不是，再检测输入的数是否在1-4之间，如果是，那就调用相应的播放音乐的程序，否则我们重新提上，让其输入0-4之间的数值。

在音乐播放中，要实时的扫描键盘是否有值输入，如果用DOS中21H 的01中断肯定

是不行的，因为执行这个中断程序会等待，无法继续播放音乐。因此采用中断21H中的0bH，这个中断不会等待，只会检查标准输入设备上是否有字符可读。然后通过检测AL中的值是否为0FFH，来判断键盘是否有值输入。如果键盘上有键输入，那么AL中会返回一个0FFH 的值，否则就会返回00H。如果有，再判断这个输入的值是否为“p”，如果是，就停止音乐的播放，否则继续播放音乐，由于程序运行非常快，这样就不会感觉到音乐有停顿现象。实现和音乐演奏的同时实时扫描键盘的功能。当音乐播放完后，调用JMP命令跳回到主菜单，再次让操作者选择播放哪一首歌或是选择退出。

在音乐暂停后，显示输入提示：如果按“s”值继续音乐播放。然后调用DOS中21H 的01中断来接收键盘上的数据，在此过程中，程序在等待中，直到键盘上有键按下，然后我们按输入的数进行相应的操作，如果都不是，怎继续输入，知道输入正确的为止。

在这个设计中，最终要返回主菜单，然后通过按“Esc”等键退出。

3、硬件组成框图

PC机相关电路以及相关接口电路如下：

四、程序功能描述及程序流程

1、程序功能描述

计算机播放器系统：

显示入口菜单；

共5首待选择音乐：1、北京欢迎你2、春天花会开3、欢乐颂4、但愿人长久5、情非得已

播放功能：音乐播放中途暂停、快进、放慢、单曲循环、列表循环、退出播放器2、程序流程

主流程：

开始————显示音乐菜单————提示输入选择————判断输入是否为0，

若是则退出程序————若否则判断是否在数字范围内————若是则调用音乐播放程序

音乐播放流程：

按键中断流程：

输入————判断输入所选择的功能————进入各功能子程序————根据各程序功能返回主程序

五、程序源代码及注释

DATAS SEGMENT

SHOW DB 0AH,0DH

DB '***************************************',0AH,0DH

DB 'this is a music program! please select!',0AH,0DH

DB '***************************************',0AH,0DH

DB 0AH,0DH

DB 'In this part, you can press below keys to enjoy music:',0AH,0DH

DB '1. bei jing huan ying ni',0AH,0DH

DB '2. chun tian hua hui kai',0AH,0DH

DB '3. huan le song',0AH,0DH

DB '4. dan yuan ren chang jiu',0AH,0DH

DB '5. qing fei de yi',0AH,0DH

DB 'You can press',60H,'Esc',27H,' or ',60H,'Enter',27H, ' to exit.',0AH,0DH

DB 0AH,0DH

DB 'During the song you can press below keys to set the speed and playback mode:',0AH,0DH

DB 'u -> Faster',0AH,0DH

DB 'd -> Slower',0AH,0DH

DB 'p -> Pause',0AH,0DH

DB 's -> Start',0AH,0DH

DB 'q -> Quit',0AH,0DH,'$'

WAIT_M DB 0AH,0DH

DB 'music ing','...',0AH,0DH,'$'

ERROR_O DB 0AH,0DH,'Your order is error, please enter the right one:$'

Q DB 0AH,0DH,'The song is over, you can choose a song again.$'

P DB 0AH,0DH,'Have a rest, you can press s to start the song again.$'

S DB 0AH,0DH,'You has start the song again.',0AH,0DH,'$'

U DB 0AH,0DH,'You have made the beat shorter.',0AH,0DH,'$'

D DB 0AH,0DH,'You have made the beat longer.',0AH,0DH,'$'

OVER DB 0AH,0DH,'***************************************$' DB 0AH,0DH,'this is a music program! please select!$'

DB 0AH,0DH,'***************************************$'

;****************************北京欢迎你***************************** TONES_1 DW 659,2 DUP (659,784,659,587,659,587,659,659,587,440,523,659,587,587,523,440,523,587,659,78 4,587,659,880,784,440,587,523)

DW

587,523,440,523,587,659,784,587,659,880,784,784,659,587,659,587,523,784,880,58 7,440,659,587,587,523,-1

BEAT_1 DW 7 DUP(25*200),50*200,5 DUP(25*200),25*600,13 DUP(25*200),25*600,6 DUP(25*200),50*200,5 DUP(25*200),25*600,13 DUP(25*200),25*600

DW 12 DUP(25*200),50*400,6 DUP(25*200),50*200,4 DUP(25*200),50*200

;**************************春天花会开****************************** TONES_2 DW 392,392,392,392,440,392,330,294,262,262,262,220,294

DW

392,392,392,392,330,494,220,262,262,262,330,294,330,440,220,262,-1

BEAT_2 DW 25*200,3 DUP(25*200,50*200,25*200,50*200,50*200,50*400) DW 25*200,50*200,25*200,50*200,50*200,50*200,50*200,4 DUP(25*200)

;****************************欢乐颂***************************** TONES_3 DW 330,330,330,349,392,392,349,330,294,262,262,294,330,330,294,294 DW 330,330,349,392,392,349,330,294,262,262,294,330,294,262,262,-1 BEAT_3 DW 13 DUP(50*200),25*600,2 DUP(25*200)

DW 12 DUP(50*200),25*600,2 DUP(25*200)

;**************************但愿人长久****************************** TONES_4 DW 262,262,262,220,196,220,262,262,262,220,196,220,294

DW

330,262,220,330,262,220,294,262,220,349,349,220,262,294,294,196,247,220,247,26 2,-1

BEAT_4 DW 100,2 DUP(50*200,25*200,25*200,25*600,25*200,50*400) DW 2 DUP(50*200,25*200,25*200),25*600,25*200,50*400,50*200,50*200,25*200,25*60 0,50*400,50*200,50*200,25*200,50*200,25*200,50*400

;***************************情非得已***************************** TONES_5 DW 592,592,523,587,659,587,587

DW 4 DUP(523),784,784,659,784,3 DUP(659),587,659,698,659,659

DW 659,587,523,523,440,440,523,587

DW 4 DUP(392),440,523,523,440,659,523,523,587,587,523,523,-1 BEAT_5 DW 12 DUP(25*200),50*600,6 DUP(25*200),50*200,25*200,25*200,50*600

DW 6 DUP(25*200),50*200,25*200,25*200,50*600,12 DUP(25*200),50*600

BEAT DW ?

EXIT_BOX DB ?

SIDI DW 4 DUP(?)

DATAS ENDS

;数据段定义

STACKS SEGMENT

STACKS ENDS

;堆栈段定义

CODES SEGMENT

ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKS

MAIN PROC FAR

MOV AX,DATAS

MOV DS,AX

LEA SI,SHOW

CALL DISPLAY ;显示菜单列表

CALL INPUT

DONE:

LEA SI,OVER

CALL DISPLAY ;显示结束菜单

MAIN ENDP

;************显示菜单列表*************

DISPLAY PROC NEAR

MOV DX,SI

MOV AH,09H

INT 21H

RET

DISPLAY ENDP

INPUT PROC FAR

PUSH AX

LEA BX,BEAT

MOV [BX],28010

LEA BX,EXIT_BOX

MOV [BX],0

MOV AH,01H

INT 21H ;输入字符

CMP AL,0DH

JZ EXIT

CMP AL,1BH

JZ EXIT

CMP AL,'1' ;判断输入选择歌曲1,2,3,4,5 JZ SONG_1

CMP AL,'2'

JZ SONG_2

CMP AL,'3'

JZ SONG_3

CMP AL,'4'

JZ SONG_4

CMP AL,'5'

JZ SONG_5

JMP INPUT

SONG_1:

LEA SI,WAIT_M ;提示音乐播放中

CALL DISPLAY

LEA SI,TONES_1

LEA DI,BEAT_1 ;导入相应乐谱，音节存放地址MOV SIDI,SI

MOV SIDI+2,DI ;用SIDI记录存放地址

CALL PLAY_MUSIC ;开启音乐播放程序

JMP INPUT

SONG_2:

LEA SI,WAIT_M ;提示音乐播放中

CALL DISPLAY

LEA SI,TONES_2

LEA DI,BEAT_2 ;导入相应乐谱，音节存放地址MOV SIDI,SI

MOV SIDI+2,DI ;用SIDI记录存放地址

CALL PLAY_MUSIC ;开启音乐播放程序

JMP INPUT

SONG_3:

LEA SI,WAIT_M ;提示音乐播放中

CALL DISPLAY

LEA SI,TONES_3

LEA DI,BEAT_3 ;导入相应乐谱，音节存放地址MOV SIDI,SI

MOV SIDI+2,DI ;用SIDI记录存放地址

CALL PLAY_MUSIC ;开启音乐播放程序

JMP INPUT

SONG_4:

LEA SI,WAIT_M ;提示音乐播放中

CALL DISPLAY

LEA SI,TONES_4

LEA DI,BEAT_4 ;导入相应乐谱，音节存放地址MOV SIDI,SI

MOV SIDI+2,DI ;用SIDI记录存放地址

CALL PLAY_MUSIC ;开启音乐播放程序

JMP INPUT

SONG_5:

LEA SI,WAIT_M ;提示音乐播放中

CALL DISPLAY

LEA SI,TONES_5

LEA DI,BEAT_5 ;导入相应乐谱，音节存放地址

MOV SIDI,SI

MOV SIDI+2,DI ;用SIDI记录存放地址

CALL PLAY_MUSIC ;开启音乐播放程序

JMP INPUT

EXIT:

POP AX ;栈顶内容取出并存到目的操作数中，同时修正堆栈指针

MOV AH,4CH

INT 21H ;返回DOS系统

RET

INPUT ENDP

;**************音乐播放子函数***************

PLAY_MUSIC PROC FAR

AGAIN:

CMP [SI],0FFFFH ;判断一段音乐是否结束

JZ CIRCLE ;若结束,则单曲循环

CALL KEY_C ;按键中断运行

LEA BX,EXIT_BOX

CMP BYTE PTR[BX],3

JZ ERROR

CMP BYTE PTR[BX],2

JZ RETURN

CMP BYTE PTR[BX],1

JZ AGAIN

CMP BYTE PTR[BX],0

JZ NEXT

ERROR: ;错误控制

PUSH SI

LEA SI,ERROR_O

CALL DISPLAY

POP SI

JMP RETURN

NEXT:

MOV AL,0B6H ;计数器的控制字要写入控制寄存器OUT 43H,AL ;输入控制字寄存器,选用方式2,工作在方式三

MOV DX,12H ;把给定频率的高八位送给DX

MOV AX,3280H ;把给定频率的低八位送给AX

DIV WORD PTR[SI] ;SI的内容为给定的频率，放入

OUT 42H,AL ;低八位写入计数器二

MOV AL,AH ;将高八位内容送到AL

OUT 42H,AL ;用两次计数器通道2用于发声

CALL SPK_ON ;启动蜂鸣器

MOV CX,[DI]

BEAT_M: ;节拍控制PUSH CX

LEA BX,BEAT

MOV CX,[BX]

DELAY_M: ;延时控制LOOP DELAY_M

POP CX

LOOP BEAT_M

INC SI

INC SI

INC DI

INC DI

CALL SPK_OFF ;关闭蜂鸣器

JMP AGAIN

CIRCLE:

MOV SI,SIDI

MOV DI,SIDI+2 ;将其地址送回SI、DI JMP PLAY_MUSIC

RETURN:

RET ;返回系统

PLAY_MUSIC ENDP

;***************按键中断子函数*************

KEY_C PROC FAR

PUSH AX

MOV AH,0BH

INT 21H

XOR AH,AH

CMP AL,0FFH

JZ OK

JMP OUT_K

OK: M OV AH,01H

INT 21H ;输入

XOR AH,AH

CMP AL,0DH

JZ QUIT

XOR AH,AH

CMP AL,1BH

JZ QUIT

XOR AH,AH

CMP AL,'q' ;判断输入选择功能JZ QUIT

XOR AH,AH

CMP AL,'u'

JZ UP

XOR AH,AH

CMP AL,'d'

JZ DOWN

XOR AH,AH

CMP AL,'p'

JZ PAUSE

XOR AH,AH

CMP AL,'s'

JZ START_K

JMP ERROR_W

START_K: ;暂停后开始LEA BX,EXIT_BOX

MOV [BX],0

PUSH SI

LEA SI,S

CALL DISPLAY

POP SI

JMP OUT_K

PAUSE: ;暂停

LEA BX,EXIT_BOX

MOV [BX],1

PUSH SI

LEA SI,P

CALL DISPLAY

POP SI

JMP OUT_K

QUIT: ;退出程序LEA BX,EXIT_BOX

MOV [BX],2

PUSH SI

LEA SI,Q

CALL DISPLAY

POP SI

JMP OUT_K

DOWN: ;减速LEA BX,BEAT

MOV AX,[BX]

ADD AX,1000

MOV [BX],AX

PUSH SI

LEA SI,D

CALL DISPLAY

POP SI

JMP OUT_K

UP: ;加速

LEA BX,BEAT

MOV AX,[BX]

SUB AX,1000

MOV [BX],AX

PUSH SI

LEA SI,U

CALL DISPLAY

POP SI

JMP OUT_K

ERROR_W: ;程序出错LEA BX,EXIT_BOX

MOV [BX],3

JMP OUT_K

OUT_K:

POP AX ;恢复AX的值RET

KEY_C ENDP

;**************开蜂鸣器子函数***************

SPK_ON PROC NEAR

PUSH AX ;保存ax的值

IN AL,61H ;获取61h端口的当前值

OR AL,03H ;把61h端口低二位置1,即打开蜂鸣器OUT 61H,AL ;输出数据到61h端口

POP AX ;恢复ax的值

RET

SPK_ON ENDP

;**************关蜂鸣器子函数***************

SPK_OFF PROC NEAR

PUSH AX ;保存ax的值

IN AL,61H ;获取61h端口的当前值

AND AL,0FCH ;把61h端口低二位置0,即关闭蜂鸣器

OUT 61H,AL ;输出数据到61h端口

POP AX ;恢复ax的值

RET

SPK_OFF ENDP

CODES ENDS

END MAIN

六、DOS功能调用，文件列表清单

要涉及一些dos的系统功能的调用，系统功能调用是DOS为用户提供的常用子程序（80多个），可在汇编语言程序中直接调用。这些子程序的主要功能包括：

(1)设备管理（如键盘、显示器、打印机、磁盘等的管理）

(2)文件管理和目录操作（我们的系统主要要涉及的）

(3)其他管理（如内存、时间、日期等管理）

这些子程序给用户编程带来很大方便，用户不必了解有关的设备、电路、接口等方面的问题，只需直接调用即可。

2、调用方法

DOS功能调用的子程序已按顺序编号——功能号（00H～68H），其调用方法是：

(1) 功能号→AH

(2) 入口参数→指定寄存器

(3) INT 21H

用户当且仅当给出以上三方面信息，DOS才可根据所给信息自动转入相关子程序执行。还有要注意程序执行完后返回的参数，根据这些参数可以判断和后续的操作。

3、常用的系统功能调用

(1)键盘输入

1) 1号调用——从键盘输入单个字符

调用格式：MOV AH,1

INT 21H

功能：等待从键盘输入一个字符并送入AL。

执行时系统将扫描键盘，等待有健按下，一旦有健按下，就将其字符的ASCII

码读入，先检查是否Ctrl-Break，若是，退出命令执行；否则将ASCII码送AL，同时将该字符送显示器显示。

2) 10号调用——从键盘输入字符串

功能：从键盘接收字符串送入内存的输入缓冲区，同时送显示器显示。

调用前要求：先定义一个输入缓冲区

MAXLEN DB 100 ；第1个字节指出缓冲区能容纳的字符个数，即缓冲区长度，不能为0

ACLEN DB ? ；第2个字节保留，以存放实际输入的字符个数

STRING DB 100 DUP(?) ；第3个字节开始存放从键盘输入的字符串。

调用格式：LEA DX,MAXLEN（缓冲区首偏移地址）

MOV AH,10

INT 21H

注意：调用时，要求DS：DX指向输入缓冲区

七、程序调试

运行菜单显示：

播放歌曲显示：

播放器各功能显示：

八、收获和体会

通过本次课程设计，自己感悟颇深，整个设计中比较顺利地完成了相关设计中的主要部分，但实验中出现的一些平时实验中没有出现的问题，颇费周章。经过反复的修改及调试后，设计终于达到了预期目的，尽管相关功能还比较简单，但相信在自己的努力下，经过经验的一次次积累，希望在以后的学习中能够举一反三，做得更好。

同时也了解到上机操作实践的重要，这样有助于书本知识的系统化，现实化，更有利于自己的查漏补缺。书本上的知识是死的，能够在现实中运用的知识才是活的。

再者，通过这次课程设计，也促进了我们的同学之间互相学习，通过编写程序，增加了学习的积极性和趣味性。通过课程实践,巩固加深对课堂教学内容的理解,提高学生运用汇编语言进行程序设计和动态调试程序的能力,培养同学克服困难的毅力和精神,提高学生综合解决问题的能力。

九、参考文献

[1] 《微机原理与接口技术实验指导书》河南师范大学物理与信息工程学院微机原理与接口技术实验室

[2] 武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计说明书

[3] 百度文库——汇编音乐