微機(jī)原理與接口技術(shù)專題研究性教學(xué)(二)-音樂(lè)播放

專題研究性教學(xué)（二）音樂(lè)播放通信1303班

仝欣總體要求與分析2Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt方案設(shè)計(jì)硬件電路軟件設(shè)計(jì)程序源代碼程序調(diào)試及運(yùn)行總體要求與分析采用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)一個(gè)播放音樂(lè)程序，該程序可以進(jìn)行如下操作：按大寫字母“A”，奏一首歌曲；按大寫字母“B”；奏另一首歌曲。按Q退出程序。3Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt設(shè)計(jì)要求總體要求與分析通過(guò)對(duì)8253-5定時(shí)/計(jì)數(shù)器芯片的操作實(shí)現(xiàn)音樂(lè)演奏。該聲音接口通過(guò)匯編語(yǔ)言對(duì)8253-5的端口直接進(jìn)行操作。計(jì)數(shù)器芯片有3個(gè)通道，各自具有專用功能。通道0時(shí)系統(tǒng)的始終節(jié)拍計(jì)時(shí)器，通道1專用于產(chǎn)生動(dòng)態(tài)RAM的定時(shí)刷新信號(hào)，通道2用來(lái)控制計(jì)算機(jī)的揚(yáng)聲器的聲音頻率。該音樂(lè)演奏主要用到通道2的功能，使通道2工作在“方波發(fā)生器”方式，產(chǎn)生相應(yīng)頻率的音調(diào)送至喇叭驅(qū)動(dòng)電路，使喇叭發(fā)出不同音調(diào)的聲音。使用8255A的PB0控制通道2的計(jì)數(shù)，PB1控制通道2的輸出對(duì)揚(yáng)聲器產(chǎn)生控制的時(shí)間。4Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt設(shè)計(jì)思路分析總體要求與分析人機(jī)交互包括屏幕顯示提示語(yǔ)以及人工輸入相應(yīng)參數(shù)，主要應(yīng)用到BIOS的10H號(hào)中斷調(diào)用以及DOS的21H號(hào)中斷調(diào)用。BIOS的10H號(hào)中斷調(diào)用用于顯示器驅(qū)動(dòng)，設(shè)置顯示模式和光標(biāo)位置；DOS的21H號(hào)中斷調(diào)用用于單字符輸入以及多字符輸出顯示。5Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt設(shè)計(jì)思路分析總體要求與分析音樂(lè)演奏實(shí)現(xiàn)的一個(gè)主要步驟是樂(lè)譜編程。通過(guò)相應(yīng)的頻率表將樂(lè)譜中對(duì)應(yīng)的音符轉(zhuǎn)化為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值，節(jié)奏通過(guò)延時(shí)程序轉(zhuǎn)化為對(duì)喇叭發(fā)音時(shí)間的控制，從而實(shí)現(xiàn)音符和節(jié)拍的數(shù)字化。6Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt設(shè)計(jì)思路分析方案設(shè)計(jì)音樂(lè)的實(shí)現(xiàn)主要是對(duì)樂(lè)譜中的單音符按照一定的音符頻率表轉(zhuǎn)化為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率以及喇叭發(fā)聲的控制時(shí)間，通過(guò)計(jì)數(shù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制動(dòng)作。利用硬件實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)數(shù)和延時(shí)時(shí)間的控制，利用8253-5定時(shí)/計(jì)數(shù)器芯片和8255A并行I/O接口芯片。使8253的一個(gè)通道工作在“方波發(fā)生器”模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的計(jì)數(shù)；利用8255A的PB3端口實(shí)現(xiàn)發(fā)聲時(shí)間的計(jì)數(shù)控制。7Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt硬件電路8Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt硬件電路9Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt8253的通道0用于產(chǎn)生固定頻率的始終節(jié)拍，通道1用于產(chǎn)生固定頻率的的刷新信號(hào)，通道2用于產(chǎn)生頻率信號(hào)，工作在方式3，計(jì)數(shù)值為6A4H=1190，方波輸出頻率為1.19MHZ。此信號(hào)頻率決定揚(yáng)聲器的音調(diào)，通道2的控制字為0B6H。音樂(lè)產(chǎn)生主要用到通道2。硬件電路10Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt8253通道2的計(jì)數(shù)由8255A的PB0控制，當(dāng)PB0輸出為高電平時(shí)，使門控GATE2為高電平。此時(shí)，8253通道2允許計(jì)數(shù)，故通道2的輸出方波受PB0的控制，從而控制揚(yáng)聲器的音調(diào)高低。通道2的輸出能否對(duì)揚(yáng)聲器產(chǎn)生持續(xù)控制還取決于8255A的PB1。當(dāng)PB1為“0”時(shí)，OUT2不能通過(guò)“與門”；反之，則可以通過(guò)“與門”控制揚(yáng)聲器。所以，揚(yáng)聲器發(fā)音時(shí)間的長(zhǎng)短取決于8255A的PB1信號(hào)。另外CPU通過(guò)讀8255A的C口，得知8253通道2的狀態(tài)和揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)。軟件設(shè)計(jì)程序運(yùn)行時(shí)，屏幕顯示第一界面如下：MusicPlayerPleaseSelectaSongALiangzhilaohuBZhengfuQExit----------------------選擇A、B分別演奏相應(yīng)的音樂(lè)，選擇Q鍵結(jié)束程序運(yùn)行。當(dāng)輸入別的按鍵信號(hào)時(shí)，顯示出錯(cuò)提示信息，界面如下：ERROR!!!ChooseABQPleaseInputAgain!MusicPlayerPleaseSelectaSongALiangzhilaohuBZhengfuQExit----------------------11Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt屏幕顯示設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)上述提示信息在數(shù)據(jù)段定義，類型為字節(jié)型。首先調(diào)用BIOS中斷的10H號(hào)功能設(shè)置文本模式。程序如下：

MOVAH,00H；BIOS10H子功能

MOVAL,02H；80*25彩色文本模式

INT10H；BIOS10功能調(diào)用然后調(diào)用背景清屏子程序使文本屏幕清空，為輸入信息作準(zhǔn)備，清屏子程序如下：CLRPROCNEARMOVBH,0；第0頁(yè)

MOVBL,00011010B；字符屬性，藍(lán)底綠字不閃爍

MOVDX,0000H；0行0列

MOVAL,''；輸出的字符

MOVCX,80*25；循環(huán)次數(shù)

MOVAH,02H；BIOS10H子功能調(diào)用，置光標(biāo)位置

INT10HMOVAH,09H；BIOS10H子功能調(diào)用，輸出字符

INT10HRETCLRENDP12Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt屏幕顯示設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)最后輸出提示語(yǔ)字符。輸出提示語(yǔ)字符時(shí)，需要多次使用一段相同的輸出代碼，將該代碼定義為宏，可以避免多次重復(fù)書寫相同的代碼。不定義為子程序是為了避免多次調(diào)用使執(zhí)行速度減慢。相應(yīng)宏定義語(yǔ)句為：SHOWMACRObLEADX,b；將相應(yīng)字符段的偏移地址裝入DXMOVAH,9；DOS21H號(hào)中斷9子功能輸出多字符

INT21HENDM則相應(yīng)的字符提示信息輸出代碼為：CALLCLRshowINFO1showINFO2showINFO3showINFO4showMUSLIST13Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt屏幕顯示設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)

一首樂(lè)曲由若干音符組成，一個(gè)音符對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率。將與一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器初值寫入2號(hào)計(jì)數(shù)器（端口地址為42H），揚(yáng)聲器就發(fā)出相應(yīng)的音調(diào)，計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算公式：計(jì)數(shù)器初值=1193182/輸出頻率

其中，1193182Hz轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為12348CH，因此在打開揚(yáng)聲器的條件下，執(zhí)行下列程序段即可發(fā)出與輸出頻率對(duì)應(yīng)的音調(diào)。MOVAL,0B6H；寫入方式控制字OUT43H,AL；寫入控制端口MOVDX,12HMOVAX,348CHDIV頻率值

；頻率轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)初值

OUT42H,AL；低8位送2號(hào)計(jì)數(shù)器

MOVAL,AHOUT42H,AL；高位送2號(hào)計(jì)數(shù)器14Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt音樂(lè)發(fā)聲控制軟件設(shè)計(jì)接下來(lái)設(shè)計(jì)發(fā)聲程序，發(fā)聲系統(tǒng)受8255A芯片（端口地址為60H-63H）的兩根輸出線PB0和PB1的控制，PB0輸出的高電平使2號(hào)計(jì)數(shù)器正常工作，PB1輸出高電平打開輸出控制門。發(fā)聲程序代碼如下：INAL,61H；讀取8255A的PB端口原輸出值MOVAH,AL；將原輸出值保存于AH中ORAL,3；使PB0、PB1、均為1OUT61H,AL；打開GATE2門，輸出方波到揚(yáng)聲器15Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt音樂(lè)發(fā)聲控制軟件設(shè)計(jì)

最直觀的方法是按照譜為每一個(gè)音符規(guī)定一個(gè)演奏時(shí)間。在遇到一首不熟悉歌曲時(shí)，初期很難確定每個(gè)音符的演唱時(shí)間，而調(diào)試程序的需大量的時(shí)間。為每一個(gè)音符規(guī)定“單位時(shí)間”：

單位時(shí)間*N=音符的延長(zhǎng)時(shí)間

其中，N為調(diào)試參數(shù)，一首歌曲只有一個(gè)調(diào)試參數(shù)。設(shè)計(jì)程序時(shí)可以用EQU偽指令定義調(diào)試參數(shù)，初值現(xiàn)行估算，調(diào)試時(shí)再修改它。

節(jié)拍時(shí)間設(shè)置好以后，就可以利用延時(shí)程序，通過(guò)PB1端口控制發(fā)聲的時(shí)間長(zhǎng)短。80x86的各種處理器采用6-66MHZ的工作頻率，LOOP治理的執(zhí)行時(shí)間在這些處理器上也不同。為了建立一個(gè)與處理器無(wú)關(guān)的時(shí)間延遲，IBM采用了一個(gè)利用硬件產(chǎn)生時(shí)間延遲的方法，即通過(guò)監(jiān)控端口61H的PB4，使PB4每15.08us觸發(fā)一次，以產(chǎn)生一個(gè)固定不變的時(shí)間基準(zhǔn)，在IBM-PC/XT中的BIOS中的WAITF子程序，就是一個(gè)產(chǎn)生N*15.08us時(shí)間延遲的程序，調(diào)用WAITF子程序時(shí)，CX寄存器必須裝入15.08us的倍數(shù)N。16Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt節(jié)拍時(shí)間的實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)waitfprocnear；延時(shí)保護(hù)程序

pushax；保護(hù)寄存器waitf1:inal,61h；讀取PB端口地址

andal,10h；低四位清零

cmpal,ah；檢查是否改變

jewaitf1；等待改變

movah,al；改變，保護(hù)新端口值

loopwaitf1；繼續(xù)，直到CX=0popax；恢復(fù)寄存器

retwaitfendp17Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt節(jié)拍時(shí)間的實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)18Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt音樂(lè)樂(lè)譜編程軟件設(shè)計(jì)19Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt程序流程圖軟件設(shè)計(jì)20Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt程序流程圖軟件設(shè)計(jì)21Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt程序流程圖程序源代碼DATASEGMENTINFO1DB0DH,0AH,'MusicPlayer$'INFO2DB0DH,0AH,'$'INFO3DB0DH,0AH,'PleaseSelectaSong$'INFO4DB0DH,0AH,'$'INFO5DB0DH,0AH,'ERROR!!!ChooseABQ$'INFO6DB0DH,0AH,'PleaseInputAgain!$'MUSLISTDB0DH,0AH,'ALiangzhilaohu'DB0DH,0AH,'BZhengfu'DB0DH,0AH,'QExit'DB0DH,0AH,'-------------------------'DB0DH,0AH,'$'22Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt程序源代碼DATASEGMENTINFO1DB0DH,0AH,'MusicPlayer$'INFO2DB0DH,0AH,'$'INFO3DB0DH,0AH,'PleaseSelectaSong$'INFO4DB0DH,0AH,'$'INFO5DB0DH,0AH,'ERROR!!!ChooseABQ$'INFO6DB0DH,0AH,'PleaseInputAgain!$'MUSLISTDB0DH,0AH,'ALiangzhilaohu'DB0DH,0AH,'BZhengfu'DB0DH,0AH,'QExit'DB0DH,0AH,'-------------------------'DB0DH,0AH,'$'23Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt程序源代碼DATASEGMENTINFO1DB0DH,0AH,'MusicPlayer$'INFO2DB0DH,0AH,'$'INFO3DB0DH,0AH,'PleaseSelectaSong$'INFO4DB0DH,0AH,'$'INFO5DB0DH,0AH,'ERROR!!!ChooseABQ$'INFO6DB0DH,0AH,'PleaseInputAgain!$'MUSLISTDB0DH,0AH,'ALiangzhilaohu'DB0DH,0AH,'BZhengfu'DB0DH,0AH,'QExit'DB0DH,0AH,'-------------------------'DB0DH,0AH,'$'24Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt程序源代碼;*********************************************兩只老虎MUS_FREG1DW262,294,330,262DW262,294,330,262DW330,350,393DW330,350,393DW393,441,393,350,330,262DW393,441,393,350,330,262DW294,196,262DW294,196,262,-1MUS_TIME1DW4*15,4*15,4*15,4*15DW4*15,4*15,4*15,4*15DW4*15,4*15,8*15DW4*15,4*15,8*15DW2*15,1*15,2*15,1*15,4*15,4*15DW2*15,1*15,2*15,1*15,4*15,4*15DW4*15,4*15,8*15DW4*15,4*15,8*1525Copyright?2012AndyGuo.Allrightsreserved。/9ippt程序源代碼;*********************************************征服MUS_FREG2DW784,1046,988,784,880,659,880DW880,880,880,784,659,659,698DW698,698,698,784,88