乐曲课程设计

课 程 设 计

学生姓名：  林显超      专业班级：    0704             

指导教师：  胡家宝      工作单位：计算机科学与技术学院 

题目: 乐曲程序的设计与实现

初始条件：

理论：完成了《汇编语言程序设计》课程，对微机系统结构和80系列指令系统有了较深入的理解，已掌握了汇编语言程序设计的基本方法和技巧。

实践：完成了《汇编语言程序设计》的4个实验，熟悉了汇编语言程序的设计环境并掌握了汇编语言程序的调试方法。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

进一步理解和掌握程序直接控制I/O方式，掌握计算机发声程序的设计。具体的设计任务及要求：

1．采用位触发方式编写程序，使计算机发出音响并奏出《两只老虎》的乐曲。

1）通过查阅相关资料，进一步理解程序直接控制I/O方式和位触发方式控制声音的工作原理。

2）一首乐曲是由不同频率和节拍的音调组成，因此控制脉冲的频率和持续时间是编写乐曲程序的关键。根据已知的音符频率对照表，给出乐曲的频率表；设二分音符持续时间为0.5秒（50*10ms），50作为2拍的计数值，给出乐曲的节拍时间表；

3）编写程序并调试通过。

2．进一步学习利用定时器产生声音的方法，使计算机奏出乐曲（例如《两只老虎》等）。

在完成设计任务后，按要求撰写课程设计说明书；对课程设计说明书的具体要求请见课程设计指导书。

阅读资料：

1）《IBM—PC汇编语言程序设计实验教程》3.1节

2）《IBM—PC汇编语言程序设计（第2版）》10.4节，10.5节

时间安排：

设计安排一周：周1、周2：完成系统分析及设计。

周3、周4：完成程序调试，和验收。

周5：撰写课程设计报告。

指导教师签名：                       年    月    日

系主任（或责任教师）签名：           年    月    日

                                        目录

1）设计内容及要求；

2）设计中使用的关键技术和方法；

3）设计方案说明：包括对程序结构的描述和对各功能模块的说明（功能定义、入口参数和出口参数等），详细的算法描述（采用流程图或伪代码），主要数据结构的定义和说明，程序界面的描述；

4）测试及评估；

5）设计心得：包括设计中遇到的问题及思考，对该程序进一步改进扩展的设想；

6）致谢，参考文献（按公开发表的规范书写）；

7）附录：源程序清单。

1. 设计内容及要求：

1．1采用位触发方式编写程序，使计算机发出音响并奏出《两只老虎》的乐曲。

1.1.1通过查阅相关资料，进一步理解程序直接控制I/O方式和位触发方式控制声音的工作原理。

1.1.2一首乐曲是由不同频率和节拍的音调组成，因此控制脉冲的频率和持续时间是编写乐曲程序的关键。根据已知的音符频率对照表，给出乐曲的频率表；设二分音符持续时间为0.5秒（50*10ms），50作为2拍的计数值，给出乐曲的节拍时间表；

1.1.3编写程序并调试通过。

1．2进一步学习利用定时器产生声音的方法，使计算机奏出乐曲（例如《两只老虎》等）。

2. 设计中使用的关键技术和方法；

  2.1使用位触发式输出：直接控制输出端口的PB1交替为1或0，以产生一个脉冲电流，经过放大器后控制扬声器交替地接通与断开，从而催动扬声器的纸盆振动，发出不通音高和音长的声音。

2.2产生的各种各样的频率的声音可以由下列公式计算出来：

   1193100%给定频率=12348cH%给定频率

2.3音符的音高和音长与频率和节拍有关，组成每个音符的频率值和持续时间是乐曲程序发声的两个数据，因此要定义两个数据表，一个是音符频率值表，一个是音符持续时间表。

音符的持续时间是根据乐曲的速度及每个音符的节拍数来确定。在4/4拍中，四分音符为1拍，每小节4拍，全音符持续4拍，二分音符持续2拍，四分音符持续1拍，八分音符持续半拍等。如果给全音符分配1s（100*10ms）的时间，则二分音符的持续时间为0.5s（50*10ms），四分音符的持续时间为0.25s(25*10ms),八分音符的持续时间为0.125s（12.5*10ms）。

2.4定时器内部有3个工作的计数器：counter0,counter1,counter2,每个计数器都分配有一个端口地址，分别为40H，41H，42H，还有一个公共端口43H

3. 设计方案说明：包括对程序结构的描述和对各功能模块的说明（功能定义、入口参数和出口参数等），详细的算法描述（采用流程图或伪代码），主要数据结构的定义和说明，程序界面的描述；

 3.1定义段segment

      stack_segment segment

      dw 512 dup(?)

stack_segment ends

 3.2段中包含的音乐频率music_freq和时间music_time

           music_freq  dw ？？？？

           music_time  dw  ？？？？？

   3.3编写发音子程序

    gensound proc near

       push dx                     ;保存将要用到的寄存器

       mov al,0b6h                  ;向8253-5/8254-2计数器2写控制字

       out 43h,al                    ;方式3、双字节写和二进制计数方式写到控制口

       mov dx,8h                   ;设置被除数

       mov ax,3208h            

       div cx

       out 42h,al                   ;先送LSB

       mov al,ah

       out 42h,al                   ;后送MSB

       in al,61h                    ;读8255端口B（61H）原值

       mov ah,al                   ;保存端口原值

       or al,3

       out 61h,al                   ;接通扬声器

l3:    push dx

       push ax

       mov dx,8h

       mov ax,0f05h

s1:    sub ax,1

       sbb dx,0

       jnz s1

       pop ax                     ;恢复寄存器

       pop dx

       dec bx                     ;循环持续BX次

       jnz l3

       mov al,ah                  ;写回61H口原值，关闭扬声

       out 61h,al

       pop dx

       ret                        ;子程序结束返回

  gensound endp

;----------------------------------------------------------------------------

3.4编写主程序

 code_segment segment

    assume cs:code_segment,ds:data_segment,ss:stack_segment

main proc far

start:

       mov ax,data_segment

       mov ds,ax

       mov ax,stack_segment

       mov ss,ax

       lea dx,messg1               ;输出提示信息1

       mov ah,09h

       int 21h   ；//显示调用 

       lea dx,messg2         ；输出提示信息2

       mov ah,09h

       int 21h

       lea dx,messg3          ；输出提示信息3

       mov ah,09h

       int 21h

input: mov ah,01h   ；输入字符，比较字母Q，如果是Q，则转入 exit

       int 21h

       cmp al,'Q' 

       jz  exit                    ;若输入为q，退出

l0:     lea dx,messg4    ；输出提示信息4

       mov ah,09h

       int 21h  ；  显示调用

       lea dx,buf_substring；传送DX地址到buf_substring

       mov ah,0ah

       int 21h

       lea si, buf_substring+2  ；传送DX地址到buf_substring+2

       mov bl, [si]               ;判断次数    

       cmp bl, 30h

       jc error    比较BL，30H ，然后转向error

       cmp bl, 3ah  比较

       jnc  error

       mov flag,bl

       sub flag,30h       

str:   mov si,offset music_freq

       mov di,offset music_time       

l1:    mov cx,[si]

       cmp cx,-1

         je l2      

       mov bx,[di]

       call gensound

       add si,2

       add di,2

       jmp l1

l2:                

       dec flag

       jnz str

       jmp exit

error:  lea dx,messg5

       mov ah,09h

       int 21h

       jmp l0

exit:   mov ah,4ch                  ;返回dos

       int 21h

main endp

4测试及评估；

4.1输入歌曲《两只老虎》的乐谱

   1 2 3 1 1 2 3 1 3 4 5 – 3 4 5 –

   56 54 3 1 56 54 3 1 1 5 1 – 1 5 1 –

    music_freq  dw 262,294,330,262

          dw 262,294,330,262

          dw 330,349,392

          dw 330,349,392

          dw 392,440,392,349,330,262

          dw 392,440,392,349,330,262

          dw 294,196,262

          dw 294,196,262,-1

    music_time  dw 800,800,800,800 

          dw 800,800,800,800 

          dw 800,800,800

          dw 800,800,800

          dw 400,400,400,400,800,800

          dw 400,400,400,400,800,800

          dw 800,800,800 

          dw 800,800,800

4.2测试结果

  WELCOME COME HERE!

IT IS A MUSIC PROGRAM !

SELECT! (Q: EXIT , OTHER KEY: CONTINUE )2

PLEASE INPUT TIMES : 5

输入后，会有两只老虎的曲调出现，当修改曲谱的频率和时间，出现其他声响，列如把持续时间减半，则会出现很快速响起的两只老虎的曲调，如果输入频率改变，则会出现不是两只老虎的曲调

5. 设计心得：包括设计中遇到的问题及思考，对该程序进一步改进扩展的设想；

5.1问题

由于此程序是调用主板上的小喇叭发音的，在一些主板没有喇叭的电脑上运行则会没有声音发出。

5.2改进扩展设想

设计中是使用调用发音子程序来实现发声的，该程序只是能简单的实现乐曲的发音，并没有过多的人性化功能，希望能改进有友好界面，有更多选着调试各种音频和持续时间的功能发音程序。

  5.3小结思考

这次实验对扬声器的驱动方式有了很大的认识，也对位触发方式有更多的认识，定时器用来发出声音是我之前一直没有想到过的，经过了这次实验，让我认识到微命令在调用计算机硬件方面的快速并且直接使用方式。既然能运用来发出乐曲声响，也能运动到更多方面去，以后要多加熟悉汇编微命令的使用。

6．致谢，参考文献

6.1《IBM—PC汇编语言程序设计实验教程》实验2.4

6.2《IBM—PC汇编语言程序设计（第2版）》例6.11

6.3www.baidu.com网上资料查询

7．源程序清单

;---------------------------------------------------------------------------

stack_segment segment

      dw 512 dup(?)

stack_segment ends

;-----------------------------------------------------------------------------

data_segment segment

    string db 2,?,2 dup(?)

    messg1 db 'WELCOME COME HERE!','$'

    messg2 db 0ah,0dh,'IT IS A MUSIC PROGRAM !','$'

    messg3 db 0ah,0dh,'SELECT! (Q: EXIT , OTHER KEY: CONTINUE )','$'

    messg4 db 0ah,0dh,'PLEASE INPUT TIMES : ','$'

    messg5 db 0DH,0AH,'INPUT ERROR!$'

    buf_substring    db 10

                    db ?

                    db 10 dup(?)

                    db '$'

    music_freq  dw 262,294,330,262

          dw 262,294,330,262

          dw 330,349,392

          dw 330,349,392

          dw 392,440,392,349,330,262

          dw 392,440,392,349,330,262

          dw 294,196,262

          dw 294,196,262,-1

    music_time  dw 800,800,800,800 

          dw 800,800,800,800 

          dw 800,800,800

          dw 800,800,800

          dw 400,400,400,400,800,800

          dw 400,400,400,400,800,800

          dw 800,800,800 

          dw 800,800,800 

    flag db ?             

data_segment ends

;------------------------------------------------------------

code_segment segment

    assume cs:code_segment,ds:data_segment,ss:stack_segment

main proc far

start:

       mov ax,data_segment

       mov ds,ax

       mov ax,stack_segment

       mov ss,ax 

       lea dx,messg1               ;输出提示信息1

       mov ah,09h

       int 21h   

       lea dx,messg2        

       mov ah,09h

       int 21h

       lea dx,messg3        

       mov ah,09h

       int 21h

input: mov ah,01h   

       int 21h

       cmp al,'Q' 

       jz  exit                    ;若输入为q，退出

l0:     lea dx,messg4    

       mov ah,09h

       int 21h 

       lea dx,buf_substring

       mov ah,0ah

       int 21h

       lea si, buf_substring+2  

       mov bl, [si]               ;判断次数    

       cmp bl, 30h

       jc error    

       cmp bl, 3ah 

       jnc  error

       mov flag,bl

       sub flag,30h       

str:   mov si,offset music_freq

       mov di,offset music_time       

l1:    mov cx,[si]

       cmp cx,-1

       je l2      

       mov bx,[di]

       call gensound

       add si,2

       add di,2

       jmp l1

l2:                

       dec flag

       jnz str

       jmp exit

error:  lea dx,messg5

       mov ah,09h

       int 21h

       jmp l0

exit:   mov ah,4ch                  ;返回dos

       int 21h

main endp

;---------------------------------------------------------------------

gensound proc near

       push dx                     ;保存将要用到的寄存器

       mov al,0b6h                  ;向8253-5/8254-2计数器2写控制字

       out 43h,al                    ;方式3、双字节写和二进制计数方式写到控制口

       mov dx,8h                   ;设置被除数

       mov ax,3208h            

       div cx

       out 42h,al                   ;先送LSB

       mov al,ah

       out 42h,al                   ;后送MSB

       in al,61h                    ;读8255端口B（61H）原值

       mov ah,al                   ;保存端口原值

       or al,3

       out 61h,al                   ;接通扬声器

l3:    push dx

       push ax

       mov dx,8h

       mov ax,0f05h

s1:    dec ax

       sbb dx,0

       jnz s1

       pop ax                     ;恢复寄存器

       pop dx

       dec bx                     ;循环持续BX次

       jnz l3

       mov al,ah                  ;写回61H口原值，关闭扬声

       out 61h,al

       pop dx

       ret                        ;子程序结束返回

  gensound endp

;----------------------------------------------------------------------------

  code_segment ends

;-------------------------------------------------------------------------------

  end start

本科生课程设计成绩评定表

班级：0704　　　姓名：林显超　　　　学号：0120710340419

及格（60-69分）、60分以下为不及格

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　指导教师签名：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　200  年　月　日