8253定时器计数器接口与数字电子琴.pdf

实验目的

1．通过程序改变定时器的数值来改变声音频率

2．通过编程来获得声调和节奏，使计算机演奏出乐曲来。

硬件设计

利用实验板上的8253计数/定时器和8255并行接口，定时器8253

利用工作方式3产生一定频率信号，通过可编程的并行外围接口芯片

8255控制频率信号的通断。

8255的A口设置为输出，8255的A口的低两位用来控制扬声器

驱动，当输出端口的PA0位为“1”或为“0”时，将使控制驱动器的与

门电路接通或关闭，使8253所发出的音频信号能到达驱动器或被阻

断。这样通过控制PA0的变化，可使扬声器接通和断开，控制扬声

器是否能发出声音。此外，通过控制PA0的通断时间，就能发出不

同的音长。8255的PA1位为“1”时，控制8253定时器产生驱动扬声

器发声的音频信号，该位为“0”则不发信号。8253有三个定时器，分

为0号、1号和2号定时器，驱动扬声器的是0号定时器，该定时器

工作在方式3，是一个频率发生器，它负责向扬声器发送指定频率的

脉冲信号。当8255的PA0和PA1都为1时，8253发出指定频率的声

音信号的前提下，声音信号通过与门到达驱动器驱动扬声器发声。

硬件原理图如图1所示：

Q08253

8255PA0计数器

门控

扬

8255PA1控制喇叭与门扬声器驱动声

器

图1硬件原理图

扬声器驱动电路如图2所示。

图2扬声器驱动电路

软件设计

系统要求实现2个功能，电子琴和音乐盒的功能。两者发声的方法

一样，只是一个数据是从键盘读取的，另一个是已经保存好的数据。

首先我们可以用一个子程序实现单个音调的产生，对8253输入不同的

计数初值生成不同频率的波形，然后延时一段时间。电子琴程序主要

是读取键盘按键，根据键值产生不同的音调即可。而乐曲的播放先将

乐曲的音符编码表和节拍编码表建立好的，然后在播放时读取数据。

1.单音调子程序SOUND

单音调子程序的调用前需要进行以下几个方面工作：

1）确定相应的音调所对应的频率，查表可以得到，再由频率得

到对应的8253计数初值。

2）确定音长，即一个音符所持续的时间。

在单音调子程序中实现发出一个音符的声音，持续所需的时间，

流程图如图3所示：

读取8253计数初值和音长

8253置初值

开启与门和8253GATE

延时

关闭与门和8253GATE

返回

图3单音调子程序流程图

2．音乐盒程序

音乐盒的乐曲播放程序中需要有两组数据支持：一组是频率数据，

一组是节拍时间数据。音符的频率可以通过简谱从频率表中查得。节

拍时间就是音符的持续时间，取决于乐曲的速度和每个音符的节拍数

据。如4/4（四四拍）中，每小节包括4拍，全音符持续4拍，二分

音符持续2拍，四分音符持续一拍，八分音符持续半拍等。

有了音调与频率和时间的关系后，就可以按照乐曲的曲谱将每个

音符的频率和持续的时间定义成两组数据表，然后编程依次取出表中

的频率值和节拍值，调用单音调子程序就可依次产生各个音调，播放

出乐曲。

在程序中存