微机原理课程设计简易电子琴设计.docx
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微机原理课程设计简易电子琴设计
简易电子琴设计
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
（1）查阅定时器8254，可编程8255及音节的频率范围等资料。
（2）通过改变键盘输入来改变8254输出频率，实现扬声器发音。
三、设计的主要内容及要求
内容：
利用微机原理试验箱，设计简易电子琴。
要求：
（1）可以弹出7个音阶。
（2）弹奏简短音乐。
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
1.0天
查阅资料及程序设计
2
2.0天
上机调试程序
3
0.5天
成绩评定
4
0.5天
书写报告
七、主要参考资料（文献）。
１、《微机原理与应用》大连理工大学出版社
２、《微机原理与接口技术》北京航空航天大学出版社
３、《微型计算机原理与汇编语言》电子工业出版社
４、《８０８８／８０８６汇编语言程序设计》中央广播电视大学出版社
沈阳工程学院
微机原理及应用课程设计成绩评定表
系（部）：
自动控制系班级：
自本051学生姓名：
陈阳
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
评阅教师评审意见
评价
内容
具体要求
权重
评分
加权分
查阅
文献
查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力
0.2
5
4
3
2
工作量
工作量饱满，难度适中。
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
微机原理课程设计——设计简易电子琴
本实验是利用微机原理试验箱、8255芯片、8254芯片、键盘、扬声器等硬件设备，设计简易电子琴。
首先利用了编程程序，编辑了8255芯片控制字,对其进行初始化，使其工作在方式0，即基本输入输出状态，将8255的A端口设置为输出,C端口进行,经CPU运算后,输出到8254芯片中，由此实现对其的初始化。
将8254芯片设置为工作在方式3，即输出对称方波状态。
A端口为输入，“OUT”指令可将输出对应一定频率的方波送到扬声器中，由此实现发声。
本实验通过频率大小控制发出声音的高低，通过对延时程序的调用控制发出声音的长短。
并通过所编程序实现对键盘的重复扫描，重而可以弹奏多个音符的试验目的。
一.封面···································1
二.任务书·································2
三.成绩评定表·····························5
四.摘要···································6
五.目录···································7
六.正文···································8
七.总结···································17
八.参考文献······························18
正文
我组的课程设计题目：
简易电子琴设计
1.实验内容：
利用微机原理试验箱，设计简易电子琴。
2.实验要求：
（1）可以弹出7个音阶。
（2）弹奏简短音乐。
（3）通过改变键盘输入来改变8254输出频率，实现扬声器发音
3.工作原理：
本程序是通过并行接口芯片8255对键盘进行扫描（对于键盘单元的工作原理见正文第9点），将8255芯片的PA0—PA4，PC0—PC4它们分别与键盘伤的X1—X4,Y1—Y4相连,根据控制字81H，决定工作在方式0，A端口和B端口输出，C端口输入，由其C口将按键情况输入到CPU中，在CPU中进行一系列运算，通过定时器8254将不同频率的波形经OUTO输入到扬声器中，从而实现扬声器的发音。
本实验中8254的工作方式为方式3，输出的波形为对称方波。
由于系统中8254的CLK端已固定接好频率为1MHZ的方波信号，所以要控制其输出端OUT0输出不同的频率只要根据通过写入不同的计数初值就能实现。
公式为：
CLK0端的输入频率/OUT0端的输出频率=计数初值N
通过频率的大小控制音阶的不同，通过延时程序控制发音的长短，由此达到实验要求。
4.所用芯片8255简介:
1）D0～D7:
三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。
2）PA0～PA7:
端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。
3）PB0～PB7:
端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。
4）PC0～PC7:
端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。
端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。
5）CS:
片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯。
6）RD:
读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。
7）WR:
写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许CPU将数据或控制字写入8255。
8）RESET:
复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。
9）A1、A0:
端口地址总线，8255中有端口A、B、C和一个内部控制字寄存器，共4个端口，由A0、A1输入地址信号来寻址。
10）本实验用到的引脚有PA0-PA3、PC0-PC3、D0-D7、A0、A1、WR、RD、CS、和GND；设定工作在方式0，A口输出、B口输出、C口低4位输入。
5.所用芯片8254简介：
1）D0-D7双向数据线，用以传送数据和控制字。
计数器的计数值亦通过此数据总线进行读写。
2）CS输入信号，低电平有效。
作为片选。
3）RD读控制信号，低电平有效。
4）WR写控制信号，低电平有效
5）A0、A1为8254的内部计数器和一个控制寄存器的编码选择信号
6）CLK0是每个计数器的时钟输入端。
计数器对此时钟信号进行计数。
CLK最高频率可达2MHZ。
7）GATE0-GATE2门控制信号，即计数器的控制输出信号，用来控制计数器的工作。
8）OUT0-OUT2计数器输出信号，用来产生不同方式工作时的输出波形
9）8254具有3个独立的16位计数器,6种不同的工作方式。
计数寄存器用来寄存计数初值,计数工作单元为16位减1计数器,它的初值便是计数寄存器内容,计数单元对CLK脉冲计数,每出现一个CLK脉冲,计数器减1,当CLK端出现了规定个数的脉冲时,OUT输出一个脉冲信号。
10）本实验中，我们用到的引脚有：
D0-D7、A0-A1、WR、RD、CS、CLK0、GATE0、OUT0等；设定工作在方式3用来产生方波、应用计数器0。
6.程序流程图
7.程序代码:
MY8255_AEQU0600H
MY8255_BEQU0602H
MY8255_CEQU0604H
MY8255_MODEEQU0606H
MY8254_MODEEQU06C6H
MY8254_AEQU06C0H；进行宏定义
MYDATASEGMENT
CHUSHUDW441D,495D,556D,589D,661D,742D,833D,882D,
262D,294D,330D,373D,402D,450D,494D,-1D
MYDATAENDS；建立数据段MYDATA
MYCODESEGMENT；建立数据段MYCODE
ASSUMECS:
MYCODE,DS:
MYDATA
START:
MOVAX,MYDATA
MOVDS,AX；实现段寄存器DS的初始化
MOVDX,MY8255_MODE
MOVAL,81H
OUTDX,AL；写8255芯片的控制字，实
现工作在方式0，A端口和B端口输出，C端口输入
MOVDX,MY8254_MODE
MOVAL,36H
OUTDX,AL；使8254工作在方式3，A
口输入，运用计数器0,以二进制方式进行
BEGIN:
CALLCCSCAN；调用扫描子程序
JNZNUM1；有键按下时跳到NUM1
JMPBEGIN；没键按下时循环执行
BEGIN
;========================================
;确定按下键的位置
;========================================
NUM1:
CALLCCSCAN
JNZNUM2；有键按下时跳到NUM2
JMPBEGIN；没键按下时循环执行BEGIN
NUM2:
MOVCH,0FEH；确定按下键在第一列
MOVCL,00H；将CL清零
COLUM:
MOVAL,CH
MOVDX,MY8255_A；将8255的A口地址赋给DX
OUTDX,AL；将CPU中的AL值送到8255
的A口中，即送到x1、x2、
x3、x4中
MOVDX,MY8255_C；将8255的C口地址赋给DX
INAL,DX；将C口的值送到AL中
L1:
TESTAL,01H；检验按下键是否在L1
JNZL2；不是L1则跳到L2
MOVAL,00H；为了后面用来与CHUSHU
数据段中数对应
JMPKCODE；强制跳转到KCODE
L2:
TESTAL,02H；检验按下键是否在L2
JNZL3；不是L2则跳到L3
MOVAL,04H；为了后面用来与CHUSHU
数据段中数对应。
JMPKCODE；强制跳转到KCODE
L3:
TESTAL,04H；检验按下键是否在L23
JNZL4；不是L3则跳到L4
MOVAL,08H；为了后面用来与CHUSHU
数据段中数对应。
JMPKCODE；强制跳转到KCODE
L4:
TESTAL,08H；检验按下键是否在L4
JNZNEXT；不是L4则跳到NEXT
MOVAL,0CH；为了后面用来与CHUSHU
数据段中数对应。
KCODE:
ADDAL,CL；实现AL与CL的无进位加法
MOVDL,2H
MULDL；将AL乘以2结果保存到AX中
PLAY:
LEASI,CHUSHU；使SI指向CHUSHU的首地址
ADDSI,AX；通过SI加AX实现指针SI的移动
MOVDX,0FH
MOVAX,4240H；被除数为0F4240H
DIVWORDPTR[SI]；除数为SI所指的数据
MOVDX,MY8254_A；将8255的A口地址赋给DX
OUTDX,AL；输出商的低4位
MOVAL,AH
OUTDX,AL；输出商的高4位
MOVCX,8H；输入计数值CX
NEXT3:
CALLDALLY；调用延时子程序DALLY
CALLDALLY
CALLDALLY
CALLDALLY
CALLDALLY
LOOPNEXT3；CX不为0重复执行NEXT3
MOVDX,0FH
MOVAX,4240H；被除数为0F4240H
MOVSI,30D
DIVWORDPTR[SI]；除数为SI=30所指的数据
MOVDX,MY8254_A；将8255的A口地址赋给DX
OUTDX,AL
MOVAL,AH
OUTDX,AL；实现静音，结束一个音符的发音
JMPBEGIN；跳转到BEGIN，重复扫描
NEXT:
INCCL；使CL加1，为了后面用来与
CHUSHU数据段中数对应
MOVAL,CH
TESTAL,08H
JZKERR；无键按下时跳转到KERR
ROLAL,1D；向左移位
MOVCH,AL
JMPCOLUM；强制跳转到COLUM
KERR:
JMPBEGIN；跳到BEGIN重新开始扫描
;========================================
;键盘扫描子程序
;========================================
CCSCAN:
MOVAL,00H
MOVDX,MY8255_A
OUTDX,AL；使8255芯片A端口输出
为0，既使x1、x2、x3、
X4为0
MOVDX,MY8255_C
INAL,DX；将从C端口输入的y1、y2、y3、y4送到AL中
NOTAL；将AL取反
ANDAL,0FH；将AL前4位清零
RET
;========================================
;延时子程序
;========================================
DALLY:
PUSHCX；将CX压栈
MOVCX,000FH
T1:
MOVAX,0009FH
T2:
DECAX；使AX减1
JNZT2；AX不为0重复T2
LOOPT1；CX不为0重复T1
POPCX；将CX出栈
RET
MYCODEENDS；代码段定义结束
ENDSTART；程序结束
8.硬件接线图
（图6-1）
9.键盘与数码显示管工作原理
13
14
15
16
9
10
11
12
5
6
7
8
1
2
3
4
（L4）Y4
如图6-2
（L3）Y3
X组对应8255芯片的A口（X值为0）
（L2）Y2
Y组对应8255芯片的C口（Y值为1）
（L1）Y1
。
X1X2X3X4
（图6-2）
当有键按下时，该键的X、Y接触，Y值变为0，改变了输入8255芯片C
口的数值，从而与程序中的L1，L2，L3，L4对应，确定按键位置。
实现通过改
变键盘输入来改变8254输出频率，实现扬声器发音。
总结
通过这次课程设计我们学到了不少东西，真正认识到了微机原理的重要性，了解到了CPU，8255、8254等芯片功能的强大。
真正的运用自己的双手，完成了有生以来的第一个运用微机原理试验箱设计而成的作品，收获颇多！
当然，在设计的过程中我们遇到了很多的困难。
然而我们用耐心的去克服，用信心去解决。
并且在解决问题的过程中，学到了很多实际的知识，很多是书本上学不到的。
加深了我们对微机原理应用的认识
以前的上机课上，我们所应用的程序都是很简单的编程，实现的功能都比较简单，而本次课设要求我们掌握的知识比较综合，从分析到编程，再到连线，完完全全是一个独立系统的过程。
所以，在编制程序时遇到很多困难。
在解决问题时我们还体会到充分的调用用周围的资源是多么的重要。
我们的一些问题都是自己首先通过查书查资料，通过图书馆，通过网络来解决的，最后，在还没有解决的情况下，再去问老师。
这不仅培养了自己的解决问题的能力，同时，又熟悉了如何利用周边的资源快速有效的去解决问题。
给我最深刻的是作程序的要能够沉的住气，要有耐性，耐磨！
一周的课程设计虽然短暂，但是我们全心地投入其中，养成了一种敢于钻研敢于创新的习惯，学会了静心钻研，与同组同学相互合作，如此才能把程序设计的更加完整，更加新颖！
通过课程设计，让我在课本的基础上，更深入的了解了各种芯片的用法和程序的完成过程，调试方法及技巧。
可以说是收益匪浅！
最后，衷心的谢谢老师对我们的耐心指导，让我们能够顺利的迈进微机原理科学的殿堂，我相信我们会受益终生！
！
！
参考文献
王 萍编 《微机原理应用实践》 机械工业出版社，2001
周明德编 《微机原理与接口技术实验指导与习题集》 人民邮电出版社，2002
周明德编 《微型计算机系统原理及应用》 清华大学出版社，1998
周 斌编 《微机计算原理及应用（第三版）》 清华大学出版社，2001
王 颐编 《微机原理及应用实验教程》 重庆大学出版社，1998
潘 峰编 《微型计算机原理与汇编语言》 电子工业出版社，1997
《微机原理与应用》大连理工大学出版社
《微机原理与接口技术》北京航空航天大学出版社
《微型计算机原理与汇编语言》电子工业出版社
《８０８８／８０８６汇编语言程序设计》中央广播电视大学出版社
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