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1、课程设计,题目：基于PC机的电子琴设计 目的：1.掌握PC机扬声器发声原理 2.掌握PC机键盘工作原理 3.掌握中断技术 4.掌握8253，8255，8259等芯片在PC机使用。 5.加强汇编语言编程能力，中断程序编写方法,要求：当按下PC机键盘数字键1-8时，发 低音1,2,3,4,5,6,7,i八个音调。当按下 Q,W,E,R,T,Y,U,I时发中音1,2,3,4,5,6,7,i八 个音调 ，当按下A,S,D,F,G,H,J时发高音 1,2,3,4,5,6,7,i八个音调。按键由中断的方 式直接从并行口8255读取， 由软件实现转 化，从而确定键值，根据键值使8253发不 同频率的音，完成
2、电子琴设计。,PC机中硬件介绍,可编程的定时/计数器 内部有3个16位功能相同独立计数器通道 每个计数器可工作在6种方式 计数频率8253（2MHZ），8254（5MHZ）,一、8253在PC/XT机中的应用,PC机中8253的地址为40H43H,通道0：用来做系统一般定时器用，其门控 信号接至高电平，使得计数器0一直工作。 通道0的输出接至系统中断控制器8259的 IRQ0输入，BIOS设定为方式3方波产生器， 初值栽入为0，因此正常情况下每秒产生 18.2的中断，BIOS即利用此周期性的中断来 维持电脑的时间计数,通道1：用来做系统存储器刷新，门控信号输入 接高电平，计数器工作一直有效，P
3、C的BIOS在 启动时设定此通道工作于方式2做比率产生器 用，计数器每15US产生一次存储器刷新信号， 此通道的计数器不允许被使用者加以利用,通道2：用做喇叭驱动，门控输入可以由输出口 （I/O地址61H）的位0加以控制启动或关闭。若 启动，设定为工作方式3做方波产生器可以持续 地由此通道送出固定频率的方波信号至喇叭，驱 动喇叭发出声音,8253的初始化编程步骤： *写入控制字 *写入计数初值,定时时间=时钟脉冲周期*预置计数初值N,控制字寄存器：是一种只写寄存器，由CPU向它 写入控制字，规定各计数器通道工作方式，读写 格式、计数进制。,SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BC
4、D,1 BCD码计数 0 2进制计数,000 方式0 001 方式1 X10 方式2 X11 方式3 100 方式4 101 方式5,00 通道0 01 通道1 10 通道2,00 计数器锁存，供CPU读取 01 只读/写计数器低字节 10 只读/写计数器高字节 11 先读/写低字节， 再读/写高字节,MOV AL,10110110B ; 8253计数器2方式3 OUT 43H,AL MOV BX,FRED ;所要分频技术值 MOV AL,BL ;先写低字节 OUT 42H,AL MOV AL,BH ;再写高字节 OUT 42H,AL,二、PC微机键盘及接口 1、PC微机键盘特点 PC微机常用
5、的键盘有101键的增强型键盘和102键的 扩展键盘。不论键数的多少均具有如下特点： 键盘由单片机、译码器和16行X 8列的键开关矩阵 三大部分组成。 按键采用电容开关，即按键时的上下动作使电容 量发生变化，从而实现开关接通或断开的目的。,它是一种由单片机扫描、编码的智能化键盘。但 是，它不能直接提供与键功能对应的键值或键码， 必须由主机在键处理程序中将键盘提供的扫描码 转换为反映键功能的ASCII码。 它是一个与主机箱分开的独立部件，通过一根五 芯电缆与主机相连接。,2.PC微机键盘的功能 串行接受键盘送来的扫描码，完成串并转换后保存 收妥一个键盘扫描码后，立即产生一个中断请求信号 保存的扫描
6、码可供CPU读取，并通过软件进行相应转换处理 接受CPU的命令，输出到键盘，并接受键盘回送的响应信号,SE DS S/P D0 D1 OE CLR CLK G,D CLR R,D CLR R,Q,PCLK,RESET,CLK DATA RESET GND +5V,PB7,PB6,D CLK CLR PR,Q,Q,Q,1,+5V,IRQ1,OA OB,OH,OH,PA7PA6,PA0,+5V,微机键盘接口电路,LS332,LS 332 串并转换电路 D1 串行输入，和接口中DATA连接 OAOH 并行输出，和8255的PA0PA7连接，供CPU读取 OH是中断源，通过中断请求触发器连8259的I
7、RQ1，作为向CPU提出申请的中断源 PB7 允许读取扫描码（为0），清除中断请求信号（高到低跳变） PB6 为1该接口电路能工作 接口中的CLK经过两级同步和LS322的CLK相连。,工作原理： 当PB7和IRQ1为0时，LS322接受串行数据（DATA），实现串并转换。 收到8位扫描码，LS322的OH为1，使得IRQ1有效，向CPU提出中断申请，同时中断请求触发器的Q端输出0，使DI 为0，通知接口暂时不送扫描码。 CPU接受到中断请求信号，通过8255的A口读取数据，并使PB7产生1到0跳变，清除LS322和中断请求触发器。,3.PC机键值的获取,按下一个键时，开关接通，该芯片就产生一
8、 个扫描码（通码), 该扫描码说明了按下的键在键盘上的位置 松开按下的键时，也产生一个扫描码（断码),该扫描码说明了松开的键在键盘上的位置。 扫描码长度为一个字节（16位），通码的第7位为0，断码的地7位为1。 即：断码通码80h（80h相当于二进制1000 0000）,三、PC机中的8255,1.8255有3个8位并行口,2. 方式0：基本I/O 方式1：选通I/O 方式2：双向I/O,8255,PA口,PB6,PB7,键盘,PB0,PB1,扬声器,8255在PC机中的地址为60H63H,8255的控制字 1. 方式选择控制字 2. 置位/复位控制字,方式选择控制字,D7 D6 D5 D4
9、D3 D2 D1 D0,C口低4位I/O,1=输入 0=输出,B口I/O,1=输入 0=输出,B口方式,0=方式0 1=方式1,C口高4位I/O,1=输入 0=输出,A口I/O,1=输入 0=输出,A口 方式,00=方式0 01=方式1 1X=方式2,D7=1 标志位,置位/复位控制字,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,1 置位 0 复位,000 选中PC0 001 选中PC1 111 选中PC7,位选择,任意值,D7=0 标志位,8255初始化 MOV AL，99H；模式0,A口、C口输入 OUT 63H，AL ；B口输出 MOV AL，80H ；PB7=1 OUT 61H，A
10、L MOV AL，40H ；PB7=0，PB6=1 OUT 61H，AL,启动扬声器工作,IN AL,61H ;读PB口当前状态 OR AL,03H ;使PB1、PB0均为1 OUT 61H,AL ;使扬声器发声(开始发音),当然扬声器发声还要控制8253芯片,IN AL,61H ;读PB口当前状态 AND AL,0FCH ;使PB1、PB0均为0 OUT 61H,AL ;8253计数器2，扬声器停止工作,停止扬声器工作,四、PC机中8259,优先级排队管理 接受和扩充外部设备的中断请求 提供中断类型号 进行中断请求的屏蔽和开放,PC机中有2块中断管理芯片：主片、从片,T/C0计时中断 键盘控
11、制器中断 级联中断 串行口2 串行口1 并行口2 软盘控制器 并行口1,08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F,IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7,70 71 72 73 74 75 76 77,INTA,INTA,INTA,INT,INT,INTR,主片,从片,口地址： 20H 21H,口地址： A0H A1H,双片,IR0 IR1 IR2 IR3 IR4 IR5 IR6 IR7,IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7,SP/EN,SP/EN,+5V,GND,共15级向量中断，采用两片级连，故CAS2CAS0作互连线，从片的INT直接连到主片的I
12、R2上。 端口地址，主片在020H03F范围内，实际使用020H和021H。从片在0A00BFH范围，实际使用0A0H,0A1H两个端口。 主、从片的中断请求信号均采用边沿触发。 采用完全嵌套方式，优先级的排列次序为0级最高，依次为1级，8-15级，然后是3-7级。 采用非缓冲方式，主片的SPEN端接+5V，从片SPEN端接地。 设定0级-7级对应主片的中断号为8HOFH，8级15级对应从片的中断号为70H77H。,五、 8259A的编程方法,1.如何对8259进行初始化？,8259的命令字分为初始化命令字和操作方式命令字两种 (1)4个初始化命令字ICW1、ICW2、ICW3和ICW4 (2
13、)3个操作方式命令字OCW1、OCW2和OCW3,对8259的初始化是通过CPU对8259A送控制命令字实现的。对于只占两个I/O地址的8259A,CPU对8259A各寄存器的读写是I/O地址和数据配合完成的,注意：初始化命令字只发一次， 操作命令字可以重置，以动 态改变8259A的操作与控制方式,2、PC机对主片8259A各寄存器的选定：(PC机上的8259A的I/O地址为20H和21H） （1）对于4个初始化命令字的选定： ICW1:0020H A0=0,D4=1 ICW2:0021H A0=1 ICW3:0021H A0=1,ICW1中SNGL(D1)位=0 ICW4:0021H A0=
14、1,ICW1中IC4(D0)位=1 按照ICW1-ICW4的顺序写入 （2）对于操作方式命令字的选定 OCW1:0021H A0=1 OCW2:0020H A0=0,D3D4=0 0 OCW3:0020H A0=0,D3D4=1 0,3、初始化命令字,初始化命令字ICW1写入后，8259A内部完成初始化过程： A、使8259A对中断请求信号边沿检测电路复位，以使它在中断请求信号由低变高时，才能产生中断。 B、清除中断屏蔽寄存器，设置中断优先级排队。,ICW1,ICW2,ICW3,A0,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,ICW3 中断级联方式的设置,主片,Si表示IRi有中断请求,
15、ICW3,A0,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,从片,从片标志码,ICW3在ICW1中D1=1时有效，紧跟在ICW2后,IR7 IR0,SP/EN,CS A0 INTA INT,CS0CS2,IR7 IR0,SP/EN,CS A0 INTA INT,CS0CS2,IR7 IR0,SP/EN,CS A0 INTA INT,CS0CS2,数据总线,控制总线,地址总线,8259主从级联,GND,GND,VCC,ICW4,全嵌套方式：高级中断可打断正在处理的中断，优先处理更高级的中断。,特殊全嵌套方式：对于级联方式，主8259A把从同一从8259A来的不同级别的中断请求认为是同级的。在8259A级联时，若主片处
