微机原理课程设计音乐播放器

一、课程设计的任务和目的

课程设计题目：音乐播放器

课程设计的实现目的：本课程设计主要是通过汇编语言用软件编程的方法实现简单的音乐播放功能。通过在《微机原理与接口技术》课程上所学的汇编知识和8253/8254芯片相关知识，来完成本课程设计；用汇编程序完成键控音乐播放器的，用8253/8254定时器来产生声音。该播放器有若干首歌曲可以选择，开始时输出说明，要用户选择要播放的歌曲，然后根据用户按键进行播放、退出或出错提示。通过课程设计环节来加强对所学知识的理解和应用。

二、课程设计相关知识

2.1 定时/计数器8253/58254

在微机及控制系统中，经常要用到定时信号。如系统的日历时钟，动态存储器刷新。对外部执行机构控制时也需要定时中断、定时检测、定时查询等。定时的方法主要是两种：软件定时：利用指令的执行时间设计循环程序，使CPU 执行延迟子程序的时间就是定时时间。缺点：执行延迟时，CPU 一直被占用，降低了CPU 的效率。

硬件定时：用计数器/定时器作为主要硬件，在软件简单指令的控制下产生精确的时间延迟。突出优点为计数时不占用CPU 时间，如利用定时器/计数器产生中断信号，可建立多作业环境，提高了CPU 效率。

作为定时器可用8253或者8254，二者功能基本相同，知识工作的最高频率不一样。本实验就采用了8254，其主要功能为：

(1)每片上有3 个独立的16 位的减计数器通道。

(2)对于每个计数器，都可以单独作为定时器或计数器使用，并且都可以按照二进制或十进制来计数。

(3)每个通道都有6 种工作方式，都可以通过程序设置或改变。

(4)每个计数器的速率可高达10MHz。

主要部分有：数据总线缓冲器、读/写控制逻辑、控制字寄存器、计数通道0#、1#、2#：内部结构如下图：

8254内部结构

2.2 8254外部引脚

8254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。8254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：

8254的引脚

（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。

（5）A1、A0：地址信号输入引脚，用以选择8254芯片的通道及控制字寄存器。（6）．VCC 及GND：+5V电源及接地引脚。

（7）CLKi: i=0,1,2,第i个通道的计数脉冲输入引脚，8254规定，加在CLK引脚的输入时钟信号的频率不得高于2.6MHZ，即时钟周期不能小于380ns。

（8）GATEi: i=0,1,2,第i个通道的门控信号输入引脚，门控信号的作用与通道的工作方式有关。

（9）OUTi：i=0,1,2,第i个通道的定时/计数到信号输出引脚，输出信号的形式由通道的工作方式确定，此输出信号可用于触发其它电路工作，或作为向CPU发出的中断请求信号。

2.3 8254端口地址

8254控制字

说明:

(1) 8254每个通道对输入CLK按二进制或二十进制从预置值开始减1计数，减到0时从OUT输出一个信号。

(2) 8254编程时先写控制字，再写时间常数。

2.4 8254工作方式

(1) 方式0：计数结束产生中断方式

当写入控制字后，OUT变为低电平，当写入初值后立即开始计数，当计数结束时，变成

高电平。

(2) 方式1：可编程单次脉冲方式

当初值装入后且GATE由低变高时，OUT变为低电平，计数结束变为高电平。

(3) 方式2：频率发生器方式

当初值装入时，OUT变为高；计数结束，OUT变为低。该方式下如果计数未结束，但

GATE为低时，立即停止计数，强制OUT变高，当GATE再变高时，便启动一次新的计数周期。

(4) 方式3：方波发生器

当装入初值后，在GATE上升沿启动计数，OUT 输出高电平；当计数完成一半时，OUT

输出低电平。方式3与方式2的工作方式类似，也是在初始化完成后能重复循环计数，只是

输出的波形不同。

(5)方式4：软件出发选通方式

进入工作方式4，OUTi输出高电平。装入计数值n后，如果GATE为高电平，则立即开始减“1”计数，直到计数值减到“0”为止，OUTi输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲。由软件装入的计数值只有一次有效，如果要继续操作，必须重新置入计数初值n。如果在操作的过程中，GATE变为无效，则停止减“1”计数，到GATE再次有效时，重新从初值开始减“1”计数。

（6）方式5：硬件触发方式计数

进入工作方式5，OUTi输出高电平，硬件触发信号由GATE端引入。因此，开始时GATE应输入为0，装入计数初值n后，减“1”计数并不工作，一定要等到硬件触发信号由GATE端引入一个正阶跃信号，减“1”计数才会开始，待计数值计到“0”，OUTi将输出负脉冲，其宽度固定为一个CLKi周期，表示定时时间到或计数次数到。

三、程序设计思路

所有音乐都是由各个不同频率的音阶和其延续时间的长短来实现的。不同的音乐是由各

个音阶按某种排列各自播放一定时间形成的，将各音乐音阶和其延续时间存在数据段中，然

后根据不同按键值选择不同的音阶和时间表，再使用计数器产生该音阶频率。

CPU通过对定时器的通道2（端口地址为42）进行编程，使其I/O寄存器接收一个控制声音频率的16位计数值，端口61H的最低控制通道2门控的开断。以产生特殊的音响。当定时器接收的计数值为533H时，能产生896Hz的声音，因此产生其他频率的计数值就可算出来：