微机原理课设音乐霓虹灯程序设计.docx
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沈 阳 工 程 学 院
课 程 设 计微机原理及应用
课程设计题目：
音乐霓虹灯程序设计
沈 阳 工 程 学 院
课程设计任务书
课程设计题目：
音乐霓虹灯程序设计
一、设计目的
通过课程设计使学生更进一步掌握微机原理及应用课程的有关知识，提高应用微机解决问题的能力，加深对微机应用的理解。
通过查阅资料，结合所学知识进行软、硬件的设计，使学生初步掌握应用微机解决问题的步骤及方法。
为以后学生结合专业从事微机应用设计奠定基础。
二、设计的原始资料及依据
查阅可编程并行芯片8254或其他相关资料。
用定时/计数器，配合延时和控制程序控制扬声器发声（演奏音乐），彩灯随频率变化亮灭。
三、设计的主要内容及要求
内容：
利用定时/计数器8254实现音乐演奏。
要求:
（1）配合延时和控制程序控制扬声器发声（演奏音乐）。
（2）彩灯随频率变化亮灭。
四、对设计说明书撰写内容、格式、字数的要求
1.课程设计说明书（论文）是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。
2.学生应撰写的内容为：
目录、正文、参考文献等。
课程设计说明书（论文）的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。
应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。
3.说明书（论文）手写或打印均可。
手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。
4.课程设计说明书（论文）装订顺序为：
封面、任务书、成绩评定表、目录、正文、参考文献。
五、设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求；
提交课程设计说明书一份。
在说明书中要有设计原理、硬件电路接线图、设计的程序及必要注释等。
六、时间进度安排；
顺序
阶段日期
计划完成内容
备注
1
1.5天
查阅资料及程序设计
2
2.5天
上机调试程序
3
0.5天
成绩评定
4
0.5天
书写报告
沈阳工程学院
微机原理及应用课程设计成绩评定表
系（部）：
电气工程系班级：
发电本091学生姓名：
黎世华
指导教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
调研
论证
能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案
和日程安排。
0.1
5
4
3
2
工作能力
态度
工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作，
0.2
5
4
3
2
工作
量
按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难
度适宜。
0.2
5
4
3
2
说明书的
质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，
图表完备，书写工整规范。
0.5
5
4
3
2
指导教师评审成绩
（加权分合计乘以12）
分
加权分合计
指导教师签名：
年月日
答辩小组意见
评价内容
具体要求
权重
评分
加权分
报告
内容
思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确；
分析归纳合理；结论严谨；设计具有应用价值。
0.2
5
4
3
2
答辩
回答问题有理论根据，基本概念清楚。
主要问题
回答准确、深入。
0.5
5
4
3
2
说明书的
质量
说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，
图表完备，书写工整规范。
0.3
5
4
3
2
评阅教师评审成绩
（加权分合计乘以8）
分
加权分合计
评阅教师签名：
年月日
课程设计总评成绩
分
摘要
微机原理是一门非常重要的计算机技术基础课程，全面介绍微机的基本结构、工作原理、硬件配置、接口期间和接口种类等。
本次微机接口课程设计的主要目的是要使学生更进一步掌握微机原理及应用课程的有关知识，提高应用微机解决问题的能力，加深对微机应用的理解。
通过查阅资料，结合所学知识进行软、硬件的设计，使学生初步掌握应用微机解决问题的步骤及方法。
为以后学生结合专业从事微机应用设计奠定基础。
在本次课程设计中大家利用课上所学的各种知识，对自己的课程设计题目进行设计。
我们小组所要设计的题目是音乐霓虹灯程序设计。
在设计的过程中主要利用计数器/定时器8254芯片和可编程并行接口8255A芯片，完成2个开关选择歌曲，能用扬声器播放歌曲，并且能有彩灯亮的个数来反映歌曲的频率。
首先我们利用定时器产生各种频率的声音，如“DO”“RE”“ME”
然后将各个单音连接起来就组成了一首简单的曲子或者旋律，旋律及拍数可以按音乐简谱而定。
对8255芯片PA0和PA1口的置0和1来选择歌曲。
其次实现唱歌功能即实现歌曲的节拍通过调用延时子程序控制音符发音的长短，实现连续发声把[SI]是否为0作为循环的条件在每一次扬声器发出一个相应音符之后做无条件转移，从而使扬声器连续发声，发光二级管跟着歌曲频率的变化改变亮灭的个数。
关键字 ：
音乐播放器、可编程并行接口8255A芯片、计数器/定时器8254
II
目录
摘要 I
1设计原理说明 1
1.1设计原理 1
1.2设计环境及设备 2
1.3硬件接线图 2
1.4设计流程图 2
2主要芯片介绍 4
2.18254芯片 4
2.1.1定时/计数器8254 4
2.1.28254内部结构 4
2.1.38254外部引脚 5
2.1.4计数器内部结构 6
2.1.58254端口地址 7
2.1.68254功能 7
2.1.78254控制字 7
2.1.88254工作方式 8
2.28255芯片 9
2.2.18255外部引脚功能 9
2.2.28255内部结构 10
2.2.38255控制字 11
2.2.48255三种工作方式 12
2.2.58255A的端口地址 14
2.3发光二极管 14
2.3.1发光二极管介绍 14
2.3.2发光二极管的分类 14
3具体模块设计 15
3.1频率产生模块 15
3.2控制模块 15
3.3控制音符的演奏时间 16
3.4音符频率表 16
3.5控制二极管的亮灭模块 17
3.5.1音乐与所设频率进行比较来调用程序 18
3.5.2控制彩灯所亮个数的程序 18
总结 20
致谢 21
参考文献 22
附录 23
沈阳工程学院微机原理及应用课程设计
1设计原理说明
1.1设计原理
我们在这次课设选择了音乐霓虹灯程序设计，音乐霓虹灯程序设计可以实现两首歌的可选择播放。
对于歌曲的播放我们采用的是计数器/定时器8254芯片，而对于选择哪首歌播放则是利用可编程并行接口8255A芯片来实现的。
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：
533Hz×896÷频率=1234DC÷频率。
将频率的计数值在最大和最小之间取出七个值，由这七个值写出七个比较语句，从大频率开始，只要频率计数值大于其中一个值，就执行这个语句所调用的语句。
调用的语句是通过控制8255芯片C端口的输出量，来控制二极管应该亮几个，那几个该亮。
执行我这语句之后强行跳到音乐播放程序。
在送出频率计数值之前，还要给方式寄存器送一个方式值，该数决定对哪一个通道编程，采用什么模式，送入通道的计数值是一字节还是两字节，是二进制码还是BCD码。
其位组合的格式如下：
当通道2用于发声时，采用的是模式3，在模式3下，输出线为“1”和为“0”的时间各占计数时间的一半，因而产生一系列间隔均匀的脉冲。
基于8254定时计数接口芯片的工作原理，本次课设实现了音乐霓虹灯演奏系统程序设计。
当运行程序时，扬声器便发出优美的音乐。
首先要解决发声并发出相应音符声音的问题，由8254计数器0在初始化时用来产生一定频率的方波来使扬声器发声，再根据不同音符对应的频率写入计数初值发出相应的音符声。
对8255芯片PA0和PA1口的置0和1来控制播放音乐1还是音乐2，B端口的PB0和PB1接到二极管上来显示只是播放的是音乐1还是音乐2，C端口的
PC0到PC7接到二极管上来显示频率的高低。
其次实现唱歌功能即实现歌曲的节拍通过调用延时子程序控制音符发音的长短，实现连续发声把[SI]是否为0作为循环的条件在每一次扬声器发出一个相应音符之后做无条件转移，从而使扬声器连续发声。
27
1.2设计环境及设备
PC机一台、windows98系统、实验箱，导线若干。
8254定时器：
用于产生秒脉冲。
8255并口：
用做接口芯片，A端口的PA0和PA1接到开关上；B端口PA0
和PB1接到二极管上；C端口接到二极管上。
1.3硬件接线图
硬件接线图如图2.1所示。
图2.1硬件接线图
1.4设计流程图
软件流程图如图2.2所示。
开始
选取选项
Y
是否播放
N
结束
Y
选择第1首歌
Y
N
Y
曲1各音符频率设置曲1各音符时间设置
曲2各音符频率设置
曲2各音符时间设置
读取频率
读取频率
根据频率判断二极
管所亮的个数
根据频率判断二极管
所亮的个数
频率=0
频率=0
N
N
调用paly子程序
调用paly子程序
读取时间节拍
读取时间节拍
计数次数送8254，产生该频率信
号，在送至扬声器
计数次数送8254，产生该频率信号
，在送至扬声器
延时
延时
图2.2软件流程图
2主要芯片介绍
2.18254芯片
2.1.1定时/计数器8254
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。
主要功能：
⑴每片上有3个独立的16位的减计数器通道。
⑵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
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