計(jì)算機(jī)綜合實(shí)踐《電氣工程及其自動(dòng)化》

12、 8253定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器接口與數(shù)字電子琴 二、實(shí)驗(yàn)日期： 2016/08/07 三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模焊淖兌〞r(shí)器 2 的計(jì)數(shù)值來(lái)改變聲音頻率， 通過(guò)編程來(lái)獲得聲調(diào) （頻 率）和節(jié)奏 （ 延時(shí)長(zhǎng)短）使計(jì)算機(jī)演奏出樂曲來(lái)。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 : 設(shè)計(jì)程序讓微機(jī)演奏一段簡(jiǎn)單樂曲 利用DOS勺鍵盤管理功能。將微機(jī)變?yōu)橐粋€(gè)具有簡(jiǎn)單功能的電子琴 （選作）。 五、程序設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì) 利用實(shí)驗(yàn)板上的 8253計(jì)數(shù)/ 定時(shí)器和 8255并行接口，定時(shí)器 8253利用工作方 式 3 產(chǎn)生一定頻率信號(hào)，通過(guò)可編程的并行外圍接口芯片 8255 控制頻率信號(hào)的 通斷。8255的A 口設(shè)置為輸出，8255的A 口的低

13、兩位用來(lái)控制揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)，當(dāng) 輸出端口的PA0位為“1”或?yàn)椤?”時(shí)。將使控制驅(qū)動(dòng)器的與門電路接通或關(guān)閉， 使8253所發(fā)出的音頻信號(hào)能到達(dá)驅(qū)動(dòng)器或被阻斷。這樣通過(guò)控制 PA0的變化， 可使揚(yáng)聲器接通和斷開，控制揚(yáng)聲器是否能發(fā)出聲音。此外，通過(guò)控制PA0的通 斷時(shí)間，就能發(fā)出不同的音長(zhǎng)。8255的PA1位為“ 1”時(shí)，控制8253定時(shí)器產(chǎn) 生驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲的音頻信號(hào)，該位為“ 0”則不發(fā)信號(hào)。 8253有三個(gè)定時(shí)器。 分為 0 號(hào)、1 號(hào)和 2號(hào)定時(shí)器，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的是 0號(hào)定時(shí)器，該定時(shí)器工作方式 3，是一個(gè)頻率發(fā)生器，它負(fù)責(zé)向揚(yáng)聲器發(fā)送指定頻率的脈沖信號(hào)。當(dāng) 8255 的 PA0和PA1都

14、為1時(shí)，8253發(fā)出指定頻率的聲音信號(hào)的前提下，聲音信號(hào)通過(guò)與 門到達(dá)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。 換件原理圖如圖1所示; 825.^ 訃數(shù)器 迖 M255 PAII 門擰 持用制2」 揚(yáng)擊器驅(qū)動(dòng)電路婦國(guó)2所示。 S255 PM 擰制喇叭 M I硬與門園 圖2揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電路 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)2個(gè)功能，電子琴和音樂盒的功能。兩者發(fā)聲的方法一樣，只是一 個(gè)數(shù)據(jù)是從鍵盤讀取的，另一個(gè)是已經(jīng)保存好的數(shù)據(jù)。首先我們可以用一個(gè)子程 序?qū)崿F(xiàn)單個(gè)音調(diào)的產(chǎn)生，對(duì)8253輸入不同的計(jì)數(shù)初值生成不同頻率的波形，然后 延時(shí)一段時(shí)間。電子琴程序主要是讀取鍵盤按鍵，根據(jù)鍵值產(chǎn)生不同的音調(diào)即可

15、。 而樂曲的播放先將樂曲的音符編碼表和節(jié)拍編碼表建立好的 ，然后在播放時(shí)讀取 數(shù)據(jù)。 1. 單音調(diào)子程序SOUND單音調(diào)子程序的調(diào)用前需要進(jìn)行以下幾個(gè)方面工 作， 1） 確定相應(yīng)的音調(diào)所對(duì)應(yīng)的頻率，查表可以得到，再由頻率得到對(duì)應(yīng)的8253計(jì)數(shù) 初值。 2） 確定音長(zhǎng)，即一個(gè)音符所持續(xù)的時(shí)間。在單音調(diào)子程序中實(shí)現(xiàn)發(fā)出一個(gè)音符的 聲音,持續(xù)所需的時(shí)間，流程圖如圖3所示： 圖3單音調(diào)子程序流程圖 2, 音樂盒程序 音樂盒的樂曲播放程序中需要有兩組數(shù)據(jù)支持，一組是頻率數(shù)據(jù)，一組是節(jié)拍時(shí) 間數(shù)據(jù)。音符的頻率可以通過(guò)簡(jiǎn)譜從頻率表中查得。 節(jié)拍時(shí)間就是音符的持續(xù)時(shí) 間，取決于樂曲的速

16、度和每個(gè)音符的節(jié)拍數(shù)據(jù)。如 4/4,四四拍，中，每小節(jié)包括4 拍，全音符持續(xù)4拍,二分音符持續(xù)2拍，四分音符持續(xù)一拍，八分音符持續(xù)半拍 等。有了音調(diào)與頻率和時(shí)間的關(guān)系后，就可以按照樂曲的曲譜將每個(gè)音符的頻率 和持續(xù)的時(shí)間定義成兩組數(shù)據(jù)表，然后編程依次取出表中的頻率值和節(jié)拍值 ，調(diào) 用單音調(diào)子程序就可依次產(chǎn)生各個(gè)音調(diào)，播放出樂曲。 在程序中存儲(chǔ)幾個(gè)樂曲數(shù)據(jù)，根據(jù)音樂盒子菜單選擇相應(yīng)的樂曲演奏 ，讀取對(duì)應(yīng) 的數(shù)據(jù)輸出。 樂曲《兩只老虎》的簡(jiǎn)譜如下： 兩只老虎 l-c 4/4 12 3 1 12 3 1 3 4 5 3 4 5 - 56 54 3 1 5_6 "

17、3 2 5 1 - 2 5 1 - 對(duì)應(yīng)的頻率數(shù)據(jù)表Freq、節(jié)拍數(shù)據(jù)表Time如下： TWOTIGERS_FRE DW 2 DUP(524,588,660,524,0) 樂曲的頻率表 DW DW DW TWOTIGERS_TIME 樂曲的時(shí)間表 DW 2 DUP(660,698,784,0) 2 DUP(784,880,784,698,660,524,0) 2 DUP(588,392,524,0),1 DW 10 DUP(100),200,100,100,200 2 DUP(50,50,50,50,100,100) DW 2 DUP(100,100,200)

18、 outb_p(0x34,0x43); utb_p(LATCH&0xff,0x40); outb_p(LATCH>>8,0x40); outb(inb_p (0x21) & ~0x01, 0x21); // 允許接收定時(shí)器中斷 } void do_timer(void) { 這是定時(shí)器主程序 , 用于每隔一段時(shí)間后進(jìn)行某些操作 } [8253.asm]: // 以下是nasm格式的匯編代碼，這個(gè)中斷處理函數(shù)必須用匯編 timer_interrupt: push gs push fs push es push ds push ebp push edi push esi p

19、ush edx push ecx push ebx push eax 如果你不在操作系統(tǒng)下使用 , 以下三行必須刪除 , 否則必須把 0x10 更改為內(nèi)核段 選擇符 mov eax,0x10 mov ds,ax mov es,ax mov al,0x20 out 0xa0,al ; 發(fā)送 EOI out 0x20,al call do_timer pop ebx pop ecx pop edx pop esi pop edi pop ebp pop ds pop es pop fs pop gs xor eax,eax iretd 踐體會(huì) 次微機(jī)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì) , 使我對(duì)微機(jī)軟硬件結(jié)合有

20、了進(jìn)一步的了解。原來(lái)并不太清 楚是什么意思 ,一直都很模糊 ,聽課本也是很迷茫 , 而之前的那些單元實(shí)驗(yàn) ,也沒 有都做好。之前做的實(shí)驗(yàn) ,由于大部分是驗(yàn)證性的 ,所以就很被動(dòng)地去做 , 甚至并 沒有想為什么要那樣連電路 ,內(nèi)部的代碼更沒有認(rèn)真看。 這次課程設(shè)計(jì) ,因?yàn)橐?己去設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程 , 所以就不得不去了解學(xué)習(xí)自己原來(lái)并沒有真正弄懂的東西。 比如一些程序的代碼的意思 ,匯編語(yǔ)言的邏輯 , 比如一些芯片的用途。使我對(duì)前面 所做的實(shí)驗(yàn)有了原理性的了解 , 回頭看一些實(shí)驗(yàn) , 也知其然其所以然了。 同時(shí)對(duì)課 本上講的一些內(nèi)容 ,不再像以前那樣覺得抽象 ,通過(guò)這次設(shè)計(jì) ,有了具體的理解。 同時(shí)

21、，我也知道了設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目， 應(yīng)該如何下手。 應(yīng)該先對(duì)項(xiàng)目要求有個(gè)全面的 了解，知道要做什么， 然后根據(jù)要求所要涉及到的知識(shí)我們要主動(dòng)去攝取， 結(jié)合 自己已學(xué)過(guò)的，再對(duì)整體框架有個(gè)感知，心里有數(shù)后，進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)用流程 圖，這很重要， 這樣整個(gè)思路就很清晰， 而且是按照軟硬件語(yǔ)言的邏輯順序進(jìn)行 就很方便。 設(shè)計(jì)過(guò)程可以分模塊， 不要一開始就想把所有的功能都實(shí)現(xiàn)了， 應(yīng)該 一個(gè)模塊一個(gè)模塊地實(shí)現(xiàn)， 再總的連起來(lái)， 實(shí)現(xiàn)最后的總模塊。 在每個(gè)模塊設(shè)計(jì) 時(shí)，盡量想到比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化編程和電路，也可少出錯(cuò)。對(duì)微機(jī)是這樣， 對(duì)其他的像數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是一樣的。 因此，我也覺得微機(jī)實(shí)驗(yàn)的這種形式的課程設(shè)計(jì)是很好也很有必要的。 對(duì)我們對(duì) 微機(jī)實(shí)驗(yàn)的理解有很大幫助。