钢琴键盘演奏说明书

兰州理工大学

技术工程学院

2014年春季学期

汇编语言实训课程设计

题目：_ 钢琴键盘演奏_____ 专业班级：__2012级计算机科学与技术____ 姓名：___ 韩国娟____ 学号： 12730103

指导教师：刘树群

成绩：__________ _____

摘要

汇编语言是一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言。汇编语言，作为一门语言，对应于高级语言的编译器，需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。

此次的课程设计正是利用这个学期所学的汇编语言来设计一个键盘钢琴的应用程序，要求该汇编语言程序能实现键盘钢琴的功能，就是在键盘上按下自定义的按键之后，可以从主板的蜂鸣器上发出一定频率的音调，而这些音调的频率都是相应音阶的特征频率，故发出的声正好就是音乐的各个音阶声调。

通过这个应用程序，按照音乐的谱子连续的按下相应按键，就可以像钢琴那样发出音乐来，但是局限于扬声器的原因，所发出的音乐没有真正的钢琴那样美妙。但是现在的一些键盘钢琴的软件已经能驱动声卡，来获得更好更逼真的钢琴音乐效果了。关键字：汇编；键盘钢琴；音阶；声卡

Abstract

The assembler language is a functional programming language, is using the computer all hardware features and can directly control the hardware language.Assembly language, as a language, corresponding to the high-level language compiler, the need for a "assembler" to the assembly language original documents compiled into executable machine code.

The course design is to use what they have learned this semester of assembly language to design a keyboard piano application, asked the assembly language program can realize the function of the piano keyboard, is pressing the custom buttons on the keyboard, can a certain frequency from the main board of the buzzer tones, and the frequency of these tones are the corresponding characteristic frequency of the scale, so the sound from the right is the music of each tone scale.

Through this application, in accordance with the music score of continuous press the corresponding button, you can play music like the piano, but limited to the cause of the loudspeaker, the music has no real made by the piano so wonderful.But now some of the piano keyboard software can already drive sound card, to obtain a better and more realistic effect of piano music.

Key word s: assembly; keyboard piano; scales,;audio card

目录

摘要 (1)

目录 (3)

1系统分析 (4)

1.1问题描述 (4)

1.2任务目标 (4)

1.3需求规定 (4)

2系统总体设计 (6)

2.1设计要求 (6)

2.2设计原理 (6)

3详细设计 (8)

3.1主程序流程图 (8)

3.2暂停程序流程图 (9)

3.3错误程序流程图 (10)

4程序段落说明 (11)

4.1初始化窗口 (11)

4.2创建声音 (14)

4.3对声卡的调用 (16)

5程序调试运行 (17)

5.1程序运行结果 (17)

5.2测试结果分析 (18)

6软件使用说明书 (19)

7设计总结 (20)

参考文献 (21)

致谢 (22)

附录 (23)

1系统分析

1.1问题描述

在windows环境下写一个程序,能够提供简单的用户图形界面，启动程序后进入该界面，用户界面由一行字母与数字构成。用户可以根据相应的程序进行一些功能上的选择，如1234567代表其钢琴键盘的音阶。当单击开始时，计算机将按照不同的功能发出不同的声音，此外，可以根据乐谱弹奏出不同的音乐。

1.2任务目标

设计汇编语言程序，实现键盘钢琴功能，具体功能要求如下：

1>在键盘上自定义若干键对应钢琴键。

2>单击钢琴键，计算机发出相应音阶，发生时间自定义。

3>单击“ESC”键退出程序。

1.3需求规定

2系统总体设计

2.1设计要求

目录从系统实现的功能上来看，键盘钢琴的设计主要为手动弹奏乐曲。手动弹奏乐曲是根据具体的硬件键盘设置了7个音符按键，3个高、中、低音模式切换键和1个功能转换键。

从系统硬件结构上来看，主要使用到52系列单片机、7个键输入电路、LED 数码管显示电路、扬声器以及电源电路等等。将这些硬件电路有机地结合起来使之满足键盘钢琴设计的基本硬件要求。

从系统软件设计角度来看，将键盘钢琴的设计采用程序模块化设计方法，将程序分为主程序、键盘扫描程序模块、数码显示模块、转换控制模块、音乐产生模块等等。此外，采用程序设计思想，将中断定时方式与外部按键查询方式相结合，实现手动弹奏。

2.2设计原理

从音乐产生原理方面来看，通过控制单片机的定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，经放大后驱动扬声器发出不同音乐的声音。用软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍。把音乐的音符和相应的节拍变换为定时常数和延时常数，作为数据表格存放在程序存储器中，由程序查表得到定时常数和延时常数，分别用来控制定时器产生的脉冲频率和发出音频脉冲的持续时间。

对此次汇编语言，通过在图书馆、网络上收集资料，小组成员得到一致结论用Windows平台下32位汇编为最佳选择。

对钢琴键盘演奏项目计划划分为两个模块，分别为初始化设置和窗口函数相关模块、对相应键的操作模块。其中对声音的分配是先决条件。在该模块完成的基础上，初始化设置和窗口函数相关模块才能得以实现。各模块分配如下：初始化设置和窗口函数相关模块：王超

对相应键的操作模块：韩国娟

对初始化设置和窗口函数相关模块：

该模块实现对全局变量的初始化，窗口函数则实现对窗口类的注册，生成窗

口，以及对窗口事件的处理。其具体功能的实现是要用其他功能模块的子程序。

该模块还需要实现窗口大小变换、窗口的随意移动等附加功能。

3详细设计

3.1主程序流程图

由于此次课设程序较为复杂，包含多个跳转和子程序。故在此使用将主程序流程图和子程序流程图分开叙述的方法，叙述如下：

主程序运行后进入windows界面，首先输出提示字符。接着用户通过键盘单击所设置的按键，对其进行判断识别并作出相应处理：ESC时退出程序；SPACE 时暂停程序主程序流程图如图3-1所示：

图3.1 主流程图

3.2暂停程序流程图

当对输入字符判断为空格后，进入暂停子程序。换行后输出暂停信息，对8255进行清零使得扬声器停止工作。随后对下个输入字符进行判断，若为ESC 则退出整个程序；若为空格则重新进入正常工作状态；若为其他字符则等待下个字符的输入。流程图如图3.2所示。

图3.2 暂停程序流程图

3.3错误程序流程图

当对输入字符判断为空格、ESC、1234567qwrty以外的字符后，进入错误子程序。随后重新对输入字符进行判断。流程图如图2.3所示。

图3.3 错误程序流程图

4 程序段落说明

4.1 初始化窗口

程序基本达到设计要求，由于使用了声卡调用功能，程序的操作更加简便，一般情况下能正确提示错误信息。但是在测试中也发现软件的一些不足与缺陷，需要进一步修改和维护时予以纠正。总的来说，程序通过了测试。

程序开始后先将提示字符串输出，创建一个windows窗口。

.data

ClassName db "SimpleWinClass",0

AppName db "SimpleVirtualPiano",0

szText db '简单的虚拟钢琴小程序 --> abcdefg调，1234567qwrty音',0h

.data?

hInstance HINSTANCE ?

hdc HDC ?

midiPu DWORD ?

midiYu DWORD ?

midiFlag BYTE ?

midiPlayFlag BYTE ?

.code

start:

invoke GetModuleHandle, NULL

mov hInstance, eax

invoke WinMain, hInstance, NULL, NULL, SW_SHOWDEFAULT

invoke ExitProcess, eax

WinMain proc hInst:HINSTANCE, hPrevInst:HINSTANCE, CmdLine:LPSTR, CmdShow:DWORD

LOCAL wc:WNDCLASSEX

LOCAL msg:MSG

LOCAL hwnd:HWND

mov wc.cbSize, SIZEOF WNDCLASSEX

mov wc.style, CS_HREDRAW or CS_VREDRAW

mov wc.lpfnWndProc, OFFSET WndProc

mov wc.cbClsExtra, NULL

mov wc.cbWndExtra, NULL

push hInst

pop wc.hInstance

mov wc.hbrBackground, COLOR_WINDOW+1

mov wc.lpszMenuName, NULL

mov wc.lpszClassName, OFFSET ClassName

invoke LoadIcon, NULL, IDI_APPLICATION

mov wc.hIcon, eax

mov wc.hIconSm, eax

invoke LoadCursor, NULL, IDC_ARROW

mov wc.hCursor, eax

invoke RegisterClassEx, addr wc

INVOKE CreateWindowEx, NULL, ADDR ClassName, ADDR AppName,\ WS_OVERLAPPEDWINDOW, CW_USEDEFAULT,\

CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, CW_USEDEFAULT, NULL, NULL,\ hInst, NULL

mov hwnd, eax

INVOKE ShowWindow, hwnd, SW_SHOWNORMAL

INVOKE UpdateWindow, hwnd

.WHILE TRUE

INVOKE GetMessage, ADDR msg, NULL, 0, 0

.BREAK .IF (!eax)

INVOKE TranslateMessage, ADDR msg

INVOKE DispatchMessage, ADDR msg

.ENDW

mov eax, msg.wParam

ret

WinMain endp

WndProc proc hWnd:HWND, uMsg:UINT, wParam:WPARAM, lParam:LPARAM local @stPs:PAINTSTRUCT

local @stRect:RECT

local @hDc

local @playf:WORD

.IF uMsg == WM_DESTROY

invoke midiOutClose, hdc

invoke PostQuitMessage, NULL

.ELSEIF uMsg == WM_PAINT

invoke BeginPaint, hWnd, addr @stPs

mov @hDc,eax

invoke GetClientRect, hWnd, addr @stRect

invoke DrawText, @hDc, addr szText, -1, addr @stRect,\ DT_SINGLELINE or DT_CENTER or DT_VCENTER

invoke EndPaint, hWnd, addr @stPs

.ELSEIF uMsg == WM_CHAR

mov @playf, 0h

push wParam

pop midiPu

4.2创建声音

对于最简单音调的建立，使其高音与低音分明，并对全音与半音进行相应操作。

.if midiPu == 61h ; 'a'

mov midiYu, -24

.elseif midiPu == 62h ; 'b'

mov midiYu, -12

.elseif midiPu == 63h ; 'c'

mov midiYu, 0

.elseif midiPu == 64h ; 'd'

mov midiYu, 12

.elseif midiPu == 65h ; 'e'

mov midiYu, 24

.elseif midiPu == 66h ; 'f'

mov midiYu, 36

.elseif midiPu == 67h ; 'g'

mov midiYu, 48

;===============全音====

.elseif midiPu == 31h

mov midiPu, 3ch

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 32h

mov midiPu, 3eh

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 33h

mov midiPu, 40h

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 34h

mov midiPu, 41h

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 35h

mov midiPu, 43h

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 36h

mov midiPu, 45h

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 37h

mov midiPu, 47h

mov @playf, 1

;================半音====

.elseif midiPu == 71h ; 'q' mov midiPu, 3dh

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 77h ; 'w' mov midiPu, 3fh

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 72h ; 'r' mov midiPu, 42h

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 74h ; 't' mov midiPu, 44h

mov @playf, 1

.elseif midiPu == 79h ; 'y' mov midiPu, 46h

mov @playf, 1

.endif

4.3 对声卡的调用

对于声卡的调用，主要是为了用户能够弹奏出不一样的声音，这样就能够具体的使用每一个键所对应的声调。

.if @playf == 1

mov eax, midiYu

add midiPu, eax

mov cl, 8

shl midiPu, cl

and midiPu, 0ff00h

add midiPu, 680090h

.if midiPlayFlag == 1h

5程序调试运行

5.1程序运行结果

在程序运行一步完成之后，桌面会出现一个windows窗口，并且在窗口中出现了所输入的字符串，单击该窗口后，可以单击相对应控制键，发出不同的音调。

图5.1初始界面

图5.2操作界面

5.2测试结果分析

界面设计相对单一，界面不够完美，代码设计不够完整而系统。

程序的主要缺陷是在进弹奏的时候不是很顺畅，需要改进程序，以方便操作和声音的美妙。

图5.3键盘控制

6软件使用说明书

1：此键盘钢琴演奏是作为汇编语言课程设计作品，仅供参考。

2：此作品所用汇编为Windows 32汇编，所用开发工具为MASMPlus欲打开工程项目需先安装该软件。

3：欲编译后成功运行键盘钢琴演奏需在键盘上单击所设置的按键。

4：只有严格按照上面所要求操作，该钢琴键盘演奏才能正确使用。