微機(jī)原理與接口技術(shù)基于PROTEUS實(shí)現(xiàn)音樂播放器的設(shè)計(jì)

1、信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目名稱： 基于PROTEUS實(shí)現(xiàn)音樂播放器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 王浩宇 關(guān)問鼎 徐然 冉啟幸 學(xué) 號(hào): 2013508305 2013508251 2013508224 2013508278 專業(yè)班級(jí)： 13 電信 指導(dǎo)教師： 劉恩博 2015年 7月 9 日目錄一課程設(shè)計(jì)題目1二課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1三總體方案與設(shè)計(jì)說明13.1 每個(gè)音符的對(duì)應(yīng)頻率13.2 設(shè)計(jì)說明1四硬件電路設(shè)計(jì)及描述24.1 芯片介紹2五軟件設(shè)計(jì)流程（模塊流程圖）及描述5六源程序代碼（要有注釋）7七課程設(shè)計(jì)體會(huì)9參考文獻(xiàn)9一課程設(shè)計(jì)題目基于PROTEUS實(shí)現(xiàn)音樂播放器的設(shè)計(jì)二

2、課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)要求：1.實(shí)現(xiàn)播放音樂；2.實(shí)現(xiàn)多首音樂連續(xù)播放和選擇播放；3.要求通過PROTUES完成此項(xiàng)功能，并完成PCB電路圖。三總體方案與設(shè)計(jì)說明3.1 每個(gè)音符的對(duì)應(yīng)頻率表1 每個(gè)音符的對(duì)應(yīng)頻率音符頻率/HZ半周期/us音符頻率/HZ半周期/us低1DO2621908#4FA#7400676#1DO#2771805中5SO784 0638低2RE2941700#5SO#8310602#2RE#3111608中6LA8800568低3M3301516#6LA#9320536低4FA3491433中7SI9880506#4FA#3701350高1DO10460478低5SO392

3、1276#DO#11090451#5SO#4151205高2RE11750426低6LA4401136#2RE#12450402#6LA#4661072高3M13180372低7SI4941012高4FA13970358中1DO5230956#4FA#14800338#1DO#5540903高5SO15680319中2RE5780842#5S0#16610292#2RE#6220804高6LA17600284中3M6590759#6LA#18650268中4FA6980716高7SI197602533.2 設(shè)計(jì)說明 該音樂播放器通過用8086中央處理器、74LS373地址鎖存電路、74LS13

4、8譯碼電路、定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253A來實(shí)現(xiàn)功能。8086中央處理器輸出地址碼A16-A19和數(shù)據(jù)AD0-AD15，將AD0-AD7輸入地址鎖存器輸出A0-A7，再將A0-A7通過譯碼器進(jìn)行譯碼輸出作為8253的片選信號(hào)，8253產(chǎn)生不同頻率的脈沖來模擬音符，通過時(shí)間的長(zhǎng)短來模擬音長(zhǎng)，從而設(shè)計(jì)出一個(gè)功能完整的音樂播放器。四硬件電路設(shè)計(jì)及描述4.1 芯片介紹(1)8086中央處理器8086中央處理器是Intel系列的16位微處理器，有16根數(shù)據(jù)線和20跟地址線。它主要由執(zhí)行部件EU（Execution Unit）和總線接口部件BIU（Bus interface Unit）兩部分組成。8086擁有四個(gè)

5、16位的通用寄存器，也能夠當(dāng)作八個(gè)8位寄存器來存取，以及四個(gè)16位索引寄存器(包含了堆棧指標(biāo))。資料寄存器通常由指令隱含地使用，針對(duì)暫存值需要復(fù)雜的寄存器配置。它提供64K 8 位元的輸出輸入(或32K 16 位元)，以及固定的向量中斷。大部分的指令只能夠存取一個(gè)內(nèi)存位址，所以其中一個(gè)操作數(shù)必須是一個(gè)寄存器。運(yùn)算結(jié)果會(huì)儲(chǔ)存在操作數(shù)中的一個(gè)。為了能夠簡(jiǎn)單有效地進(jìn)行對(duì)8086操作，故采用最小模式進(jìn)行工作。要使8086處于最小模式，首先要將MN/MX端置為高電平。(2)74LS373地址鎖存電路 74LS373為D鎖存器，AD0-AD7為輸入數(shù)據(jù)，輸出Ao0-Ao7。74LS373 的輸出端 O0O

6、7 可直接與總線相連。 當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，O0-O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，O0-O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。引出端符號(hào)： D0D7 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE 鎖存允許端 O0-O7 輸出端 表2 74LS373真值表DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻態(tài)(3) 74LS138譯碼電路A0-A7通過譯碼電路輸出作為8253的片選信號(hào)。其工

7、作原理如下：a.當(dāng)一個(gè)選通端E1為高電平，另兩個(gè)選通端E2和E3為低電平時(shí)，可將地址端（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A0A1A2=110時(shí)，則Y6輸出端輸出低電平信號(hào)。 b.可用在8086的譯碼電路中，擴(kuò)展內(nèi)存。 在該電路中，除了A2A1其他幾位是11110*0的時(shí)候才能給CS送一個(gè)有效電平，而當(dāng)A1A2=00,01,10,11之時(shí)即為F0H,F2H,F4H,F6H分別對(duì)應(yīng)的是通道0，1，2，3的運(yùn)行。 (4) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253A主要功能：a.每片上有3 個(gè)獨(dú)立的16 位的減計(jì)數(shù)器通道。b.對(duì)于每個(gè)計(jì)數(shù)器，都可以單獨(dú)作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器使用，并且

8、都可以按照二進(jìn)制或十進(jìn)制來計(jì)數(shù)。c.每個(gè)通道都有6 種工作方式，都可以通過程序設(shè)置或改變。8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它主要包括以下幾個(gè)主要部分： 圖3.2.5 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)a.數(shù)據(jù)總線緩沖器實(shí)現(xiàn)8253與CPU數(shù)據(jù)總線連接的8位雙向三態(tài)緩沖器，用以傳送CPU向8253的控制信息、數(shù)據(jù)信息以及CPU從8253讀取的狀態(tài)信息，包括某時(shí)刻的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)值。b.讀/寫控制邏輯控制8253的片選及對(duì)內(nèi)部相關(guān)寄存器的讀/寫操作，它接收CPU發(fā)來的地址信號(hào)以實(shí)現(xiàn)片選、內(nèi)部通道選擇以及對(duì)讀/寫操作進(jìn)行控制。c控制字寄存器在8253的初始化編程時(shí)，由CPU寫入控制字，以決定通道的工作方式，此寄存器只能寫入，

9、不能讀出。d計(jì)數(shù)通道0#、1#、2#：這是三個(gè)獨(dú)立的，結(jié)構(gòu)相同的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器通道，每一個(gè)通道包含一個(gè)16位的計(jì)數(shù)寄存器，用以存放計(jì)數(shù)初始值，一個(gè)16位的減法計(jì)數(shù)器和一個(gè)16位的鎖存器，鎖存器在計(jì)數(shù)器工作的過程中，跟隨計(jì)數(shù)值的變化，在接收到CPU發(fā)來的讀計(jì)數(shù)值命令時(shí)，用以鎖存計(jì)數(shù)值，供CPU讀取，讀取完畢之后，輸出鎖存器又跟隨減1計(jì)數(shù)器變化。 音樂播放器工作于方式3：方波發(fā)生器當(dāng)裝入初值后，在GATE上升沿啟動(dòng)計(jì)數(shù)，OUT 輸出高電平； 當(dāng)計(jì)數(shù)完成一半時(shí)，OUT輸出低電平。計(jì)數(shù)過程: 當(dāng)把方式3的控制字寫入控制字寄存器后，輸出端OUT變成高電平，作為初始電平。再將計(jì)數(shù)初值寫入計(jì)數(shù)初值寄存器CR

10、中，再經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期，計(jì)數(shù)初值被移入計(jì)數(shù)執(zhí)行單元CE中，從下一個(gè)時(shí)鐘脈沖開始作減1 計(jì)數(shù)，方式3的計(jì)數(shù)過程分為兩種情況：第一種情況：計(jì)數(shù)初值為偶數(shù)，當(dāng)作減1計(jì)數(shù)減到N/2時(shí)，輸出端OUT端變成低電平，減到0時(shí),輸出端OUT變成高電平，并重新從初值開始新的計(jì)數(shù)過程。若GATE為高電平，則一直重復(fù)同樣的計(jì)數(shù)過程?？梢姡敵龆薕UT輸出連續(xù)的方波，故稱方波發(fā)生器。第二種情況：計(jì)數(shù)初值為奇數(shù)，當(dāng)作減1計(jì)數(shù)減到（N+1）/2以后，輸出端OUT變成低電平，減到0時(shí)，輸出端OUT又變成高電平。并重新從初值開始新的計(jì)數(shù)過程。這時(shí)輸出端的波形為連續(xù)的近似方波。門控信號(hào)的影響工作在方式3時(shí)，門控信號(hào)GATE的功

11、能與工作方式2一樣，即GATE 為高電平時(shí)，允許計(jì)數(shù)；GATE為低電平時(shí)停止計(jì)數(shù)。GATE引腳上的信號(hào)從低電平跳到高電平時(shí)，將會(huì)重新把計(jì)數(shù)初值寄存器CR中的內(nèi)容移入計(jì)數(shù)執(zhí)行單元CE中，并以新裝入的值重新開始計(jì)數(shù)。五軟件設(shè)計(jì)流程（模塊流程圖）及描述通過給8253定時(shí)器裝入不同的計(jì)數(shù)值，可以使其輸出不同頻率的波形。便可驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出不同頻率的音調(diào)，要使該音調(diào)的聲音持續(xù)一段時(shí)間，只要插入一段延時(shí)程序。SI指向曲中的頻率，BP指向曲中的時(shí)間節(jié)拍。從SI的指向的音節(jié)表中取一個(gè)頻率，只要不是0，即有效就再讀取時(shí)間，然后轉(zhuǎn)到start子程序，計(jì)算計(jì)數(shù)初值送入計(jì)數(shù)器，產(chǎn)生各種頻率信號(hào)，再送至揚(yáng)聲器。程序流程圖

12、開始寫音樂文件程序曲各音符頻率設(shè)置曲各音符時(shí)間設(shè)置讀取頻率freqY頻率=0N轉(zhuǎn)到strat程序讀取時(shí)間節(jié)拍time計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)次數(shù)送計(jì)算器，產(chǎn)生頻率信號(hào)，再送至揚(yáng)聲器發(fā)出聲音結(jié)束延時(shí)time硬件電路圖 圖1 電路仿真圖六源程序代碼（要有注釋）code segmentassume cs:code ;音樂文件;freq dw 2 dup(262,294,330,262) dw 2 dup(330,349,392) dw 2 dup(392,440,392,349,330,262) dw 2 dup(294,196,262),0 ;歌曲頻率time dw 8 dup (10000) dw 2 dup

13、 (10000,10000,20000) dw 12 dup (9000) dw 6 dup(18000) ;歌曲時(shí)間節(jié)拍值 dw 10000 reg dw 3;計(jì)數(shù)器3遍;start1: mov ch,2jmp startstart: dec reg ;減一計(jì)數(shù) cmp reg,0 je endd ;循環(huán)三次結(jié)束 lea si,freq lea bp,time lea sp,reg mov di,cs:si;頻率 mov bx,bp jmp music music: ;送控制字;mov dx,0F6h ;控制端口mov al,10010110B ;控制字out dx,al;頻率計(jì)算并送825

14、3;mov dx,00h ;設(shè)置被除數(shù)mov ax,5000div dimov dx,0F4hout dx,al;mov ax,1 ;頻率out dx,axmov bx,20000 ; 時(shí)間wait1:mov cx,6 ;設(shè)循環(huán)次數(shù)6delay1:loop delay1dec bx ;循環(huán)持續(xù)bx次，即傳進(jìn)來的節(jié)拍時(shí)間jnz wait1;定位到下一個(gè)音符;dec bxjnz wait1 add si,2 add bp,2 mov di,cs:si cmp di,0 je start mov bx,bp jmp music ;程序結(jié)束;endd:mov dx,0F6hmov al,10010110Bout dx,alcode endsend start七課程設(shè)計(jì)體會(huì)經(jīng)過一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，完成任務(wù)的效果和預(yù)想中有很大的出入，雖然中間遇到了一些問題，但經(jīng)過我們的努力，還是把問題給解決了。這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力的提高有不小的幫助，之前做的實(shí)驗(yàn)都是很簡(jiǎn)單的編程，跟硬件結(jié)合也沒有這么復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的功能都比較簡(jiǎn)單，可是這次要實(shí)現(xiàn)的功能相對(duì)來說比較復(fù)雜，要求掌握的知識(shí)比較全面。我們第一次做硬件設(shè)計(jì)，難免會(huì)遇到過各種各樣的問