音乐在线系统接口设计（在线音乐播放器的设计与实现）

本篇文章给大家谈谈音乐在线系统接口设计，以及在线音乐播放器的设计与实现对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。 今天给各位分享音乐在线系统接口设计的知识，其中也会对在线音乐播放器的设计与实现进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

• 1、音乐平台的“API ”和“接口”怎么对调使用？
• 2、电脑音乐系统的组成
• 3、设计一个音乐程序
• 4、广播系统方案设计

音乐平台的“API ”和“接口”怎么对调使用？

首要做的事情就是联系巅峰开放平台，申请相关的appid和appSecret。

然后保存到本地，在调用接口的时候使用，否则将无权限进行接口的调用。

1.接口调用原理

调用巅峰开放平台的API接口时，即是API调用端（即用户调用接口运行的程序）调用API服务器端的数据（即RC2P提供的服务器，可调用巅峰开放平台上的数据）时的交互流程。

2.申请调用接口使用权限

首先介绍概念：

appSecret：应用密钥，也是巅峰开放平台颁发给客户端应用的，不可对外公开，不需要在URL地址中进行传递，应用商家需注意保密，调用API的时候需要使用。

通过上面的介绍可知，如果要想调用巅峰开放平台的API接口服务，首要做的事情就是联系巅峰开放平台，申请相关的appid和appSecret，然后保存到本地，在调用接口的时候使用，否则将无权限进行接口的调用。

3.如何加密

针对每个API接口，都可能拼出不同的URL，针对该URL，需要调用巅峰开放平台提供的rc2p-utils.jar 实现加密，并将加密的值作为access_token参数的值。

电脑音乐系统的组成

电脑音乐系统的组成部分
电脑音乐系统从硬件上讲，是计算机系统和电子乐器的结合。一个完整的电脑音乐系统，由以下三个部分组成。
首先是电脑系统。包括电脑主机，相关软件，MIDI接口和打印机。
目前在国外用于音乐的电脑主要有三类，即Macintosh电脑（简称Mac.读作“麦克”）、IBM电脑（及其兼容机）和Atary电脑。Atary电脑在中国大陆基本上没有，可以不去说它。
由于计划经济体制和其他一些原因，IBM兼容机被政府规定为主流机种，数量最多；Macintosh电脑近年来在中文化方面有突破性进展，在我国的影响正逐年增长。应该说明的是，从国际范围来看，用作音乐用途的主流机种并不是在我国最通行的IBM兼容机，而是“苹果”系列的Macintosh电脑。这主要是Macintosh电脑的工作方式和观念，特别适合于没有专门学习过计算机的各行各业的专家——其中当然也包括作家、画家、作曲家、演奏家等艺术专家——使用，他们在本专业有精湛的知识和技能，但是没有条件也没有可能再以很多时间去学习艰深的计算机原理和语言；尤其是对于习惯于形象思维的众多艺术家来说，让他们以过多的精力去适应另一种思维方式的电脑语言和操作，显然也是不合适的和不现实的。
使用这种电脑不用学习电脑语言，不用记“命令”、背“路径”，其实是最适合非英语国家的不懂电脑、不懂英文的音乐家使用。几年前“微软”公司（Microsoft）推出的用于IBM兼容机的“窗口”（Windows）操作系统，对于众多的中国音乐家是个福音，不过从很多方面来说，还是不及Macintosh电脑。现在已经问世的PowerMac，综合了Macintosh和IBM的优势，可能是未来最合适的机种。
电脑音乐系统的工作能力来源于应用程序软件。电脑音乐软件主要包括四类∶即音序软件、乐谱软件、声音软件和智能作曲软件。
音序软件就是在我国一般人们所说的作曲软件。因为从电脑的观点来看，所谓音乐的进行，就是乐音的有秩序的运动，简称音序。音序软件只是一个为人们作曲（即安排音序）提供方便的程序，它本身并不能创造音乐，一个用纸和笔完全不会作曲的人，同样不会凭藉音序软件创造出美妙的音乐来。目前我国使用比较多的音序软件，在Macintosh电脑有Performer、ConcertoWare、Master Tracks Pro、EZ Vision等。在IBM兼容机主要是Ballade和Cakewalk。上述几个音序软件，都有相当专业化的功能，在使用上各有长短，实际应用时可以结合使用。
乐谱软件主要功能是显示和打印五线谱，常常也具有相当出色的音序功能。在这里要着重说明的是，在电脑看来，作为乐音序列的音乐和作为图形的乐谱是很不相同的两件东西。它们可以相互转换，但是工作原理、显示方式、速度、容量都不同。目前我国使用比较多的乐谱软件，在Macintosh电脑主要是Encore、Concertware和Composer；在IBM兼容机主要是Encore。这些软件，性能和特长各不相同。
声音软件主要是干两件事。一是声音设计和修改，这是在七十年代以前的电脑音乐最最热衷的事情，在八十年代以后主要在合成器上操作，现在通过声音软件来做，就更加方便多了。二是硬盘录音，严格说来硬盘录音不完全属于电脑音乐范围，但是它通常总是要和电脑音乐结合，而且只有和电脑音乐结合以后，才能充分发挥它的优越性。这方面的软件主要有Sound Designer、Studio Vision AV、Digital Performer和Session 8等，在国内的应用还不多。
智能作曲软件才是真正意义上的作曲软件，虽然还是离不开作曲家，但是能够根据作曲家输入的某些规则和命令，作出许多合乎规定的或者随机的音序（即音乐），最后由作曲家选择、编排和确定。在国内能够见到的智能作曲软件主要是Band-In-A-Box和Jam Factory，前者供创作流行音乐之用，后者供创作现代音乐之用。
上述这些音乐软件，尤其是Macintosh的软件，有许多已经进行了本地化（中文化），有的还编译了中文手册，为我国的音乐家掌握电脑音乐提供了很大的方便。
在电脑系统中，MIDI接口也是不可缺少的，否则就不能与其他设备交换信息，也就无法构成电脑音乐系统。MIDI接口的种类很多，大体上根据电脑音乐系统的规模而定。有一些软件专门设计用来调整和操纵MIDI接口。
打印机事实上也是应该配备的。一方面是用来打印乐谱，另一方面是用来打印文字、数据、图画等。打印机的类型主要有：点阵打印机、喷墨打印机和激光打印机，自然是激光打印机的打印质量最好，可以接近或达到出版标准。
现在我们来谈谈电脑音乐系统的另一个重要的组成部分——音源系统，包括MIDI控制器和合成音源、采样音源及鼓机。
我们已经知道，传统的乐谱是用音符写的，而电子音乐的“乐谱”则是用MIDI信息“写”（输入）的。电脑音乐系统中输入MIDI信息的方法有好多种，最重要的方法仍然是通过MIDI控制器来输入。MIDI键盘是最常见的MIDI控制器（其他还有呼吸控制器、拉弦控制器、吉他控制器等），而电子合成器的键盘又是最常用的MIDI键盘。这里要注意的是，并不是所有的电子乐器的键盘都能发送MIDI信息，也不是所有的MIDI键盘都能发送所有的MIDI信息。大部分电子琴的键盘不是MIDI键盘，少数电子琴的键盘是MIDI键盘，但是不能发送力度信息，虽然也可以在电脑音乐系统中使用，总是不太理想；一般电子合成器的键盘都能发送力度信息，都可以用在电脑音乐系统中充当主键盘，但是MIDI功能也各有不同。
我们可以把电子合成器简单的看作是MIDI键盘和音源（有时加上音序器）的组合；或者反过来说，单独的音源可以看作是一台电子合成器拆掉了键盘——事实上许多电子合成器都有与之相对应的音源，不但声音相同，操作方法也比较接近。音源是电子音乐绚丽多姿的音色的来源，对于从事电脑音乐创作和制作的音乐家来说，音源好比是电脑指挥下的乐队成员，音源的种类和质量，不但直接体现在电子音乐作品之中，而且还影响和规定着作曲的技法和风格。
从产生声音的方法来看，音源大体上都是采用“合成”和“采样”两种路子。最早引入我国的影响较大的电子合成器是YAMAHA的DX7，就是采用“合成”的方法，称作为FM音源，在当时以其音色的丰富多采而风靡世界。合成方式虽然能产生非常丰富的音色（从理论上说种类是无穷的），但是在操作上很难有目的的去生成（即模仿）某种音色。所以工程师们又设想从传统的、现实的乐器声音中获得电子乐器的音色资源，发明了“采样”方式，创造了PCM音源。
Roland的工程师们很快地将这两种方式结合在一起，产生了LA音源，获得了很大的成功。不久YAMAHA推出了AFM和AWM音源，使用在SY系列和TG系列之中；KORG推出了AI、AI2和AV音源，使用在M系列、T系列和01系列之中；都是将两种方式结合在一起的。E-mu近年来推出的Proteus系列音源，主要的声音资源都由采样得来，再固化在乐器内的芯片之中，因此在模拟传统音色方面达到了很高的水平。
打击乐的音色差不多都是采样得来的，本质上同其他的音色没有什么不同，一般的合成器和音源里都有不少打击乐音色。但在应用中常把打击乐音色集合在一个乐器里，加上“鼓垫”以后就叫做鼓机——往往还和音序器装在一起，并且提供一些预置的节奏样板——没有鼓垫就叫做鼓音源。
还有一类能够直接采样、即直接采集传统乐器声音和自然音响的，我们把它们叫做采样合成器或者采样音源，我们可以用它们来采集各种我们喜欢的音响（包括乐音、噪音、语言等等），经过整理、加工以后在音乐创作中使用；特别是用它们来采集民族乐器的音色，应用在民族风格浓郁的音乐作品中。
从目前在我国比较多见的日本Roland、YAMAHA、KORG、AKAI和美国E-mu这几家公司的电子乐器来看，可以说基本上是技术上旗鼓相当而在声音上各有所长，如果我们在选用时能够兼收并蓄，博采众家之长，同时根据不同音乐风格的需要突出重点，就能够收到比较理想的效果。
九十年代以来的电子合成器和音源有四个特点，一是普遍引入了采样音色并且最大发音数有所增加，二是基本上实现了能同时接收多个MIDI通道的多个声轨的多音色格局，三是MIDI功能有所加强，四是综合结构的趋势越来越明显。“通用MIDI”（Ganaral MIDI，简称GM）正是在这样的技术发展的背景下诞生的。
Genaral MIDI 最显著的特点是它的音色编号，按照音色种类分类并且相对固定为相应的音色号，例如1-8号是各种钢琴，9-12号是有音高打击乐器，25-32号是吉他类乐器，33-40号是低音乐器，等等。这种标准的音色编号方法特别适合正在兴起的“多媒体”（Multimedia）系统对音乐的需要，也适合于诸如电子游戏等各种应用领域的需要，在电子音乐教育特别是电脑作曲教学方面，也是有着积极作用的。但是GM的意义并不仅仅是音色的统一编号，事实上GM使得电子合成器在技术上有重大发展，功能上（尤其是MIDI功能）有重要扩展。
自从“通用MIDI”诞生以后，综合结构的合成器和音源的种类越来越多，过去只是把音源、音序器和鼓机综合在一起，现在又加上效果器、均衡器、软盘驱动器，甚至还加上了自动伴奏编配的功能，有的还把两个音源装在一起，可以同时使用两个MIDI接口，最大同时发音数增加到64个。大约不到十年以前，DX-7时代需要摆满整整一屋子的合成器和鼓机才能达到的效果，现在一两台GM音源/合成器就能够实现了，而且音色更加完美、更加丰富。作为电脑音乐系统基础之一的电子乐器技术的发展，实在是太神速了！
最后简单介绍一下电脑音乐系统的第三个组成部分：音响和录音系统。前面已经提到，在电子音乐中，音响和录音技术逐渐介入音乐的传播、演奏乃至创作，成为“音乐”家族中的一个不可缺少的一个成员。体现在硬件配置上，就是音响和录音系统，主要包括调音台、效果器、均衡器、功率放大器、监听音箱和双轨、多轨录音机等。在这里不准备详细介绍有关的器件和技术，需要着重指出的是，在多轨录音方式中面临的主要问题，例如各声部之间的平衡和相位关系，混响效果的设置和调节等等，都能够在电脑的音序软件或其他与录音有关的软件中得到控制解决，而不必在调音台上动手调节，因此这方面的设备要求比建录音棚要简单得多，投资少而效果好。
电脑音乐系统是一个开放的、灵活的、发展的体系，可以依据不同要求、不同条件、不同水平和未来的发展进行设置和扩充。作为个人使用还是团体使用，从零开始还是扩充补充，一次建成还是逐步投资，用于录制音响制品还是兼顾舞台演出，主要用作教学研究还是音乐制作、甚至主要是做歌曲伴奏还是影视音乐或广告音乐等等，都可以有不同的软、硬件配制。这也正是电脑音乐系统的优点之一。但是不论规模和档次怎样设计，投资额可能相差几倍、几十倍，以上三个部分是缺一不可的。

设计一个音乐程序

有图，Q我
1352282
一. 设计任务及要求
1. 以8255接八个开关K1~K8，做电子琴按键输入。
2. 以8253控制扬声器，拨动不同的开关，发出相应的音阶。
要求： K1—静音
K2—发si的音493Hz
K3—发la的音440Hz
K4—发sol的音392Hz
K5—发fa的音349Hz
K6—发mi的音329Hz
K7—发re的音293Hz
K8—发do的音261Hz
二. 方案比较和认证
通过8255和8253来实现电子琴模拟，主要可以分成两部分，分别为输入部分和发音部分。输入部分主要是由8255和8个常开型开关来完成。常开型开关如右图。8个常开型开关K1~K8与8255的A口PA0~PA7相接，不触动开关时，为高电平输入，当按下开关时，就接地，为低电平输入。例如当K1键按下时，从8255中A口输入的数为11111110B，十六进制为0FEH。每一个开关按下时，都对应一个ASCII码，如下表所示：
开 关 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8
对应数据 0FEH 0FDH 0FBH 0F7H 0EFH 0DFH 0BFH 7FH
对应频率 静音 493 Hz 440 Hz 392 Hz 349 Hz 329 Hz 293 Hz 261 Hz
输入部分的硬件实现比较简单，所以说主要还是在发音部分。在设计中驱动扬声器地声的主要有两种方式，分别是以位触发和定时器控制。下面就这两种不同的方式确定两个不同的设计方案。
方案1：
发声采用位触发方式。电路原理图如下所示。程序直接控制PPI（8255可编程序外围接口芯片）的输出控制寄存器（I/O端口为61H）的第一位，使该位按所需的频率进行1和0的交替变化，从而产生一串脉冲控制波形，这些脉冲经过放大后驱动扬声器发出声音。
可以利用软件延时来控制所产生的脉冲波形的长度和脉宽，就可以实现产生不同频率和不同音长的声音。软件实现的程序如下：
IN AL，61H
MOV AH，AL
AND AL，0FCH ；关断定时器通道2的门控
SOUND：XOR AL，2 ；触发61H端口第1位
OUT 61H，AL
MOV CX，DX ；（DX）=控制脉冲的计数值
WAIT： LOOP WAIT ；延时循环
DEC BX ；（BX）=脉冲持续的时间
JNZ SOUND
MOV AL，AH
OUT 61H，AL ；恢复61H端口
在本方案中，通过程序的方法来控制PB1，使其在1和0之间按一定的频率变，从而产生一串脉冲。控制脉冲宽度的计数值的算法如下：

计数值=2801*100/音频
如果音频为f，则脉冲周期1/f一个半波的时间为1/2f秒，而1/2f秒的延时可简单地通过LOOP指令的循环来取得，由于2801次LOOP指令循环执行所需时间是10MS，所以一秒钟时间约执行2801*100次LOOP指令。控制脉冲宽度的计数值的实现程序如下：
MOV AX，2801
MOV BX，50 ；频率不同该值就不同
MUL BX
DIV DI ；（DI）= f
MOV DX，AX ；（DX）=1/2f
算出了脉冲宽度，再通过高低电平的不断变换，就可实现不同频率的脉冲方波。把此方波经滤波放大即可驱动扬声器发声了。
方案2：
利用定时器发声。这里是通过硬件即8253定时器产生声音。
CUP通过对定时器的通道2进行编程，使其I/O寄存器接收一个控制声音频率的16位计数值，端口61H的最低位控制通道2门控的开断，以产生特殊的音响。当定时器接收的计数值为533H时，能产生896Hz的声音，因此产生其他频率的计数值就可由下式计算：
计数值=533H×896÷ f=1234DCH÷ f
在送出频率计数值之前，还要给方式寄存器送一个方式值，该数决定对哪一个通道编程，采用什么模式，送入通道的计数值是一字节还是两字节，是二进制码还是BCD码。其位组合的格式如下：

当通道2用于发声时，采用的是模式3，在模式3下，输出线为“1”和为“0”的时间各占计数时间的一半，因而产生一系列间隔均匀的脉冲。
产生指定频率声音的程序段如下：
MOV AL，0B6H
OUT 43H，AL ；43H为8253的控制字端口
MOV DX，12H
MOV AX，34DCH
DIV DI ；（DI）=频率
OUT 42H，AL ；42H为8253的通道2端口
MOV AL，AH
MOV 42H，AL
从定时器输出的方波信号，经功率放大和滤波后驱动扬声器。送到扬声器的信号还受到了从并行接口芯片8255（端口地址为61H）来的双重控制，端口61H的最低位控制通道2的门控开断，以产生特殊的音频信号，端口61H的PB1位和定时器的输出信号同时作为与门的输入，PB0和PB1位可由程序决定为0还是为1。显然只有PB0和PB1都是1时，才能使扬声器发出声音。控制音长的时间可以简单地通过反复执行指令来得到。我们知道执行2801次LOOP指令约需要10MS的时间。因此用10MS的倍数值来控制扬声器开关的时间间隔，就可控制发声的音长了。实现程序如下：
IN AL，61H
MOV AH，AL
OR AL，3
OUT 61H，AL ；开扬声器
L： MOV CX，2801
DY：LOOP DY
DEC BX
JNZ L
MOV AL，AH
OUT 61H，AL ；关扬声器
下图是利用定时器发音的电路图。
方案比较：
在上述两个方案中，输入部分都是一样的。区别在于以不同的方式来驱动扬声器发声。经对比可知，两种方案都各有优缺点。在方案1中，其优点是电路简单，所用的器件芯片少，主要芯片只有需一片8255，产生方波是通过软件来实现的，易于修改和维护。然而它也存在一定的缺点，就是系统不断地通过软件来产生方波，系统资源被占用，无法再做其它事。与方案1相比，方案2增加了一个8253芯片和一个与门，虽然电路比方案1复杂，但通过定时器产生方波，实现起来比较简单，而且也不会出现系统资源被全部占用的情况。
经分析，选择方案2进行设计。
三. 硬件原理,器件功能
在方案2的设计中用到了两个主要的芯片，一个是并行接口8255，另一个是计数器8253。下面就先介绍一下这两个器件的主要功能以及在这个系统中所应用的功能。
1．8255并行接口。
8255是一个40引脚的双列直插式集成电路芯片。按功能可把8255分为三个逻辑电路部分，即：口电路、总线接口电路和控制逻辑电路。8255共有三个8位口，其中A口和B口是单纯的数据口，供数据I/O使用。而C口则既可以作数据口，又可以作控制口使用，用于实现A口和B口的控制功能。总线接口电路用于实现8255和单片微机的信号连接。其中包括：数据总线缓冲器，读/写控制逻辑，控制逻辑电路。内部的结构如下图所示。
8255的引脚信号中，除了电源和地以外，其他信号可以分为两组：
1.和外设一边相连的：
PA7-PA0：A组数据信号
PB7-PB0：B组数据信号
PC7-PC0：C组数据信号
2.和CPU一边相连的：
RESET:复位信号，低电平有效。当RESET信号来到时，所有内部寄存器就被清除，同时，3个数据端口被自动设为输入端口。
D7-D0：它们是8255的数据线，和系统数据总线相连。
：芯片选择信号，低电平有效。在一个系统中，一般根据全部接口芯片来分配若干较低位地址（比如A5、A4、A3）来组成各种芯片选择码，当这几位地址组成某一个代码时，译码器便往8255的端 输出一个低电平，于是8255被选中。只有当 有效时，读信号 和写信号 才对8255有效。
：芯片读出信号低电平有效。
：芯片写入信号低电平有效。
8255共有四个可寻址的端口（即A口、B口、C口和控制寄存器），用二位地址编码即可实现选择。参见下表。
8255共有三种工作方式，即方式0、方式1、方式2。
1．方式0为基本输入/输出方式，方式0下，可供使用的是两个8位口（A口和B口）及两个4位口（C口高4位部分和低4位部分）。四个口可以是输入和输出的任何组合。方式0适用于无条件数据传送，也可以把C口的某一位作为状态位，实现查询方式的数据传送。
2．方式1为选通输入/输出方式，A口和B口分别用于数据的输入/输出。而C口则作为数据传送的联络信号。A口和B口的联络信号都是三个，如果A或B只有一个口按方式1使用，则剩下的另外13位口线仍然可按方式0使用。如果两个口都按方式1使用，则还剩下2位口线，这两位口线仍然可以进行位状态的输入输出。方式1适用于查询或中断方式的数据输入/输出。
8255作为输入时如下图。输入过程如下：当输入设备准备好数据，将数据送至PA7～PA0或PB7～PB0，同时发 ，在 下降沿控制下，8255将PA7～PA0或PB7～PB0上的数据锁存到A口或B口数据输入寄存器中，同时8255向输入设备发IBF有效，告知输入设备暂缓送数。8255A可以两种方式通知CPU取走数据： 第一种方式是用中断方式，在INTE=1∩IBF=1时， 的上升沿使INTR=1，8255向CPU提出中断申请，CPU以中断方式取走数据，在CPU响应中断后，执行IN指令，将8255 A口或B口数据输入寄存器中的数据取走，同时， 信号的下降沿清除INTR信号， 信号的上升沿复位IBF。输入设备仅当检测到IBF为低电平后，才开始传送下一个数据，如此循环；第二种方式是用软件查询，CPU仅当查询到IBF=1时，才从8255A 口或B口数据输入寄存器中取走数据。
8255作为输出时如下图所示。输出过程如下：首先CPU执行OUT指令，在 信号的下降沿CPU输出的数据送入8255数据输出缓冲器，并使INTR复位。 信号上升沿将 置为有效，通知输出设备，CPU已把数据输出到8255的指定端口中，输出设备接到 信号有效后，发 有效， 下降沿将 置为1， 上升沿表示输出设备已从8255A指定端口取走数据，此时若 INTE=1，则INTR被置为高电平，向CPU申请中断，CPU可采用中断方式输出下一个数据。CPU也可通过查询 信号，若 =1，CPU输出下一个数据给8255A，即查询方式传送数据。

3．方式2双向数据传送方式。只允许A口工作在方式2，当A口工作在方式2时，B口可工作在方式0或方式1。 所谓双向，即A口可分时进行I/O操作。 A口工作在方式2，信号联络线如下：
（PC6）， （PC7）， （PC4），IBFA（PC5）；
INTE1（PC6）与输出中断有关，可由用户给8255A控制字寄存器送PC6的置位/复位字来实现允许/禁止A口输出中断。
INTE2（PC4）：与输入中断有关，可由用户给8255A控制字寄存器送PC4的置位/复位字来实现允许/禁止A口输入中断。
INTRA（PC3）：I/O中断申请，高电平有效，产生中断请求信号的条件为： INTRA=IBFA·INTE2· · （输入中断）；
INTRA= ·INTE1· · （输出中断）。
在本设计系统中运用的是工作方式0，这种方式比较简单。在这里，主要是A口用于输入，与8个常开型开关连接，用于采集输入。B口中的PB1和PB0用于控制发声。
2．计数器/定时器8253。 8253是8254的改进型，右图是它的芯片实物图。8253包括3个独立的16位计数器通道，而每个计数器都有6种工作方式，可以按二进制或十进制（BCD码）进行计数。如下图为8253的内部结构图。在图中可以清楚地看到，8253主要是由数据总线缓冲存储器，读写控制电路，控制字寄存器和3个通道4部分所组成。
1. 数据总线缓冲器是8253与CPU DB连接的8位双向三态缓冲器，CPU通过它向8253写方式控制字到控制字寄存器中，写计数初值到计数通道，读取计数通道的当前计数值。
2. 读/写控制逻辑控制8253内部操作。当 无效，8253的DB处于高阻状态，当 有效， 和A1、A0、 、 组合，对3个计数通道、控制字寄存器进行读/写操作。
3. 控制字寄存器 8253初始化编程时，CPU写控制字到控制字寄存器，以选择计数通道及相应的工作方式。
4. 数通道0～2。8253内部包括3个功能完全相同和操作完全独立的计数通道，每个计数通道由16位减法计数器、16位计数初值寄存器和16位计数值锁存器组成。初始化时，向计数通道装入的计数初值，先送到计数初值寄存器中保存，然后送到减法计数器。计数器启动后，减法计数器对CLK的下降沿进行减1计数，在未锁定时把结果送入16位计数值锁存器中。当计数值减到0时，输出OUT信号，一次计数结束。计数初值寄存器的内容，在计数过程中保持不变。计数初值寄存器和计数值锁存器占用一个端口地址（即该计数通道口地址），CPU读取计数通道的当前计数值来自计数值锁存器。
各通道可工作在计数器方式，此时被计数的事件以脉冲方式从CLK输入；
各通道可工作在定时器方式，此时确定频率的时钟脉冲从CLK输入。
计数初值=定时时间÷CLK周期
各通道的启动、禁止、允许计数与门控信号GATE有关，GATE的作用OUT的输出波形随各通道工作方式不同而不同。
8253即可以作为计数器又可以作为定时器使用。在本系统中主要是运用了其计数功能。在8253的3个计数器中，都有6种不同的工作方式，其中工作方式3可称为方波发生器，其产生的方波正是在发声系统中所需要的。所以在这里就应用了8253作计数器并工作在方式3下。
下图为8253工作方式3的定时波形图。
任一通道工作在方式3，只在计数值n为偶数，则可输出重复周期为n，占空比为1：1的方波。如图所示，进入工作方式3，OUT输出低电平，装入计数值n后，OUT立即跳变为高电平。如果当前GATE为高电平，则立即开始减1计数，OUT保持为高电平。当计数值减到n/2时，OUT跳变为低电平，一直保持到计数值为0，系统就会自动重新置入计数值n，实现循环计数。这时OUT端输出的周期为n×CLK周期，占空比为1：1的方波序列。

如果在操作过程中，GATE变为无效，则暂停减1计数过程，直到GATE再次有效，重新从初值n开始减计数。这一点对本系统来说非常重要。这使得在控制发声时可以方便随时停止。
下面的是8253的6种工作方式下的输出波形图。在这里就不再一一阐述了。

四. 系统原理
经过分析对比上述的两种方案可知，选取方案2是比较合理的。下面就方案2来分析一下整个系统的工作原理。前面已经提到，整个电路分成输入和发音两大部分。主要的器件有一个并行接口8255，和一个8253定时器。输入部分的硬件原理图比较简单，如右图所示的为输入电路，其主要是由8个常开型开关和一个并行接口8255组成。由图中可看到，8个开关一端接地，另一端接到8255的A口输入，并且通过一个电阻接到+5V。因此，在开关不按下时，从8255A口输入的是高电平，当开关按下时，输入的则是低电平，这样通过低电平触发，既方便也对芯片起保护作用。如下表，当不同的开关按下时，从A口输入就对应一个8位的数据。
开 关 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8
输入数据 0FEH 0FDH 0FBH 0F7H 0EFH 0DFH 0BFH 7FH

通过软件检测输入的数据，然后给8253送相应频率的计数值。检测的程序如下：
IN AL,60H ；从8255A口输入一个数据
CMP AL,0FEH
JZ K1 ；K1—K8分别为不同程序断的标号
CMP AL,0FDH
JZ K2
CMP AL,0FBH
JZ K3
CMP AL,0F7H
JZ K4
CMP AL,0EFH
JZ K5
CMP AL,0DFH
JZ K6
CMP AL,0BFH
JZ K7
CMP AL,7FH
JZ K8
对于发音部分。PC机上的大多数输入/输出（I/O）都是由主板上的8255（或8255A）可编程序外围接口芯片（PPI）管理的。PPI包括3个8位寄存器，两个用于输入功能，一个用于输出功能。输入寄存器分配的I/O端口号为60H和62H，输出寄存器分配的I/O端口号为61H。由PPI输出寄存器中的0、1两位来选择扬声器的驱动方式。如下图。

连接到扬声器上的是定时器2，从上图可以看到，GATE2与端口61H的PB0相连，当PB0=1时，GATE2获得高电平，使定时器2可以在模式3（方波）下工作。定时器2的OUT2与端口61H的PB1通过一个与门与扬声器的驱动电路相连。当PB1=1时，允许OUT2的输出信号到达扬声器电路。因此，只有PB0和PB1同时为“1”时，才能驱动扬声器地声。通过以下指令实现：
IN AL，61H
OR AL，3
OUT 61H，AL
上面的指令用以打开扬声器，如要关闭扬声器时则为：
AND AL，0FCH
OUT 61H，AL
当从8255中采集到输入的数据时，需要确定相应的频率，所以在软件编程时要建立一个数据表：
TABLE DW 493，440，392，349，329，293，261
把相应的频率送到一个寄存器上，通过公式：
计数值=533H×896÷ f=1234DCH÷ f
算出计数值，再把算得的计数值送给8253，就可产生所要频率的方波。在把计数值送8253前，必须先把8253进行初始化：
MOV AL，0B6H
OUT 43H，AL
使其选用通道2，工作在方式3下。
就整个电路而言，接好电路后，通过软件编程不断地采集从8255口中输入的信号，而8个开关都接在8255的A口上，只要有开关按下，就会采集到一个数据，根据这个数据与事先编好的表对应，得到一个计数值，把这个计数值送给8253的通道2，8253的通道2工作的方式3下，这样就可以产生满足频率要求的发声方波。这个方波经驱动放大就可以使扬声器发出相应的声音。
所以8255在这里完成两个任务，它不仅从A口中采集到数据，而且B口的PB1和PB0两个位要控制发声。8253的主要任务就是产生所要求发声的不同频率的方波。
五. 电路图
下图即为本设计中所采用的方案2的硬件连线图。
在设计过程中，独立编址时，用地址线的高位部分和控制信号（如RD、WR、M/IO）进行组合产生 I/O接口电路的片选信号（CS），用地址线的低位部分直接连到 I/O接口芯片实现端口的选择。在此采用的是译码器译码，电路图如下所示，经过74LS138译码后， 输出作为8253的片选信号（CS），即其端口地址为40H~43H。 输出作为8255的片选信号（CS），即其端口地址为60H~63H。
六. 软件思想,流程图,源程序
软件部分对整个系统来说起着重要的作用，在本电子琴系统中，软件可以分为三部分，主程序部分，发音子程序部分和延时子程序部分。
主程序的流程图如下：
发声程序包括3个步骤：
（1）在8253中的42端口送一个控制字0B6H（10110110B），该控制字对定时器2进行初始化，使定时器2准备接收计数初值。
（2）在8253中的42H端口(Timer2)装入一个16位的计数值（533H×895/频率），以建立将要产生的声音频率。
（3）把输出端口61H的PB0、PB1两位置1，发出声音。
以下是发声子程序的流程图：
我们知道LOOP指令执行2801次的时间为10ms，所以延时子程序则很简单，只需要反复执行LOOP指令就可实现，并且所得到的延时时间为10ms的倍数。
下面即为整个程序代码：

广播系统方案设计

体育场馆公共广播解决方案
(以包头奥林匹克体育中心为工程案例)
一：前言
奥林匹克体育中心作为城市大型体育建筑，承办全国性或洲际性体育赛事的主场馆区，以及举办国内外大型会展活动的现代化大型会展中心场地和紧急避灾场所，其在城市的现代化要求中有着很重要的地位。
一般的奥体中心在建筑群上均由主体育场，体育馆，室外大型的体育公园，公共的体育健身场地，运动场地，休闲场地，大型停车场等建筑群体组成。奥体中心一般包括一个10万人的主体育场、一座1万人主体育馆，还有游泳馆、网球中心、棒垒球中心、曲棍球场、小球中心、室内田径中心和重竞技中心等，可举办洲际性、全国性综合运动会及国际田径、足球比赛，拥有观众固定坐席近10万个。功能上可进行排球、篮球、羽毛球、乒乓球、手球和体操比赛，还可以举办大型会议和群众歌舞演出，形成以体育、博览功能为主，集商务、旅游、休闲、文化、居住功能于一体的城市新区。
大型奥体中心公共广播系统作为服务奥体中心日常的各项人性化服务及进行广播功能而建设，其必需完成满足奥体中心的多样化的功能要求，包括日常的背景音乐播放，各项背景音乐广播任务分区播放，全天候或定时段播放，无人值守；各项实时业务广播的播报；消防广播紧急强插等，要求广播系统具备高效的稳定性，综合性，智能化，多样化等特点。
二、包头奥体中心CEO-PA数字IP网络广播系统综合说明
1、工程项目概述：
包头市奥体中心体育馆建筑面积20379平方米，其中地上三层，设5954个座位，整个工程平面为圆形。于2010年上旬竣工，前期于迎接在包头举行的世界中学生排球锦标赛准备建设。中部为比赛场地，四周为运动员休息室、设备用房、办公及贵宾室、记者用房、新闻发布厅、观众席、舞台。奥体中心体育馆在使用功能上可进行排球、篮球、羽毛球、乒乓球、手球和体操比赛，还可以举办大型会议和群众歌舞演出。 从外形上看，奥体中心体育馆造型突出建筑的整体性，蝶形和球形相结合的造型体现出时代气息。其造型还象征着时间、速度，一根根架构犹如记时指针划过表面，让人隐约看到运动员追逐时间的脚步，感受到拼搏进取的运动精神。馆内融合26项新技术、新材料、新工艺的建设，使体育馆更美观、环保、坚固，凸显着包头市标志性建筑的大气。
2、系统功能要求：
1）：播放日常的音乐、全天候定时段的分区定时播放、某些广播分区可多音源播放。
2）：可以对任意分区进行广播和寻呼、并提供远程寻呼、在场馆物业监控室内。
3）：消防联动，具备消防广播功能。系统要求提供软件管理，具备远程分控功能。
4）：可定时打开系统设备、定进播放音乐（整体系统可统一控制）。
3、系统方案设计：
根据其系统要求，前期采用CEO-PA网络广播系统进行设计，按系统在室内，室外分别分区，在主体育馆、体育场室外草坪区域安装仿真草坪音，供全天候播放背景音乐及场馆注意事项等广播使用。在体育馆室内安装吸顶天花喇叭，播放背景音乐及日常的业务广播，和消防系统联动，受消防强插。主控室设计位于主体育馆馆内的弱电机房内，在物管中心配置远程分控中心，可实时控制整个系统，无需到主控室操作。在监控室配置远程寻呼中心，用于监控人员在发现场馆异常情况时实时广播提醒及通知游客注意等。
4、原理简图
5、系统配置清单
设备名称               设备型号        数量   
系统主控服务器     CE-6001       1/台
系统主控软件       CE-6001S      1/套
机房监听音箱       CE-1001        1/对
调音台                  CE-F12          1/台
CD播放器             CE-CD12       1/台
数字调谐器           CE-F308R      1/台
广播麦克风           CE-MC10      1/只
分控软件              CE-6008        1/套
机房监听音箱       CE-1001        1/对
广播麦克风           CE-MC10      1/只
远程广播中心   CE-6006DPK/S  1/台
网络报警器          CE-6009A       1/台
机架式网络广播前置终端   CE-6008DP  4/台
机架式网络广播功放终端   CE-IP360P   2/台
系统避雷器          CE-8025L        2/台
纯后级广播功放   CE-8660          4/台
室外广播音柱      CE-703            12/只
室内壁挂喇叭      CE-16W/16B   48/只
吸顶天花喇叭      CEH-324T        63/只
仿真草坪音箱      CEH-AG2         72/只
各音频接口及线材                        1/批
广播机柜                                      2/台
6、系统功能说明：
1）：广播分区多、分区定时播放
系统分区按其体育馆、体育场周边及停车场、公共健身区域草坪区等。各区均独立分区，独立的控制地址及广播。全天候的分区定时播放。如在公共健身区早、晚的便民健身广播等。及公共草坪休闲区域的全天候的背景音乐播放和停车场的定时广播。播放具备多种播放模式；内置N个时间表，可多用户同时编辑及更换每个时间表，定时控制时间精确到秒，实现对播放的远程遥控。全天候的无人值守。
2）：多路实时采播
能够将自用电台、录音机卡座、CD播放器、MP3播放器、麦克风等节目实时采集实时压缩成高音质数据流存储到服务器，并可按要求同时转播到指定的广播终端，用于播放外接设备广播及广播通知等。可以支持单台多路声卡采播
3）：网上电台转播
可以将通过网络收音机软件接收到的Internet网络电台节目转换成IP网络广播数据格式，对广播终端实时播放，如一些专门的语言电台等。
4）：广播节目监听
在主机房/分控机房基分控中心都配置了监听音箱，可以实时监听到所有的广播节目。
5）：报警广播联动
从消防控制系统输入报警信号，智能联动广播服务器处理进行广播消防报警广播。
6）：多路分区播音
系统可设定任意多个组播放制定的音频节目，或对任意指定的区域进行广播讲话；服务软件可远程控制每台终端的播放内容（划定区域播放）和音量等。
7）：终端电源控制
各网络广播终端电源系统均受网络广播控制中心控制，根据广播信号有无自动开启自身电源系统及外控电源功能，待机功率小于等于0.3W。
8）：权限级别设置
软件可设置多用户使用此系统软件或点播终端，其中由管理员统一管理，并由管理员给各用户分配系统使用账号和密码及其使用权限和终端数量等。级别有高低之分，管理员具备最高使用权限，并只有管理员才能设置或更改系统的设置参数等。
9）：远程分控功能
校园广播分控室，便可以实现广播的远程控制。从而实现通过电脑远程对全区、分区、分组讲话。通过IP网络主控服务器或局域网上的任意一台分控中心（或电脑，加装分控软件），能指定全部、局部或单个终端，实现广播寻呼。
10）：网络远程寻呼及对讲功能及录音存储功能
远程广播寻呼中心，可实现对任意一个分区进行广播讲话，或者音乐播放，也可以几个区组合在一起播放一种相同的音乐，可任意组合播放。任意分组；可以单独对某一区或者几个区的组合进行讲话。未被讲话的区域正常播放音乐。广播的语音可自动进行录音并存盘，主控中心可随时监听网络内的各终端的实时信息。
11):系统备份功能
主控服务器运行正版操作系统，安装专用备份及还原工具，后期使用过程中遇到系统需更新时只需按操作说明进行系统还原即可，无需重做操作系统。主控软件亦具备软件数据备份功能，在对广播主控软件进行各项广播任务设置后可对广播软件进行全面的广播软件数据备份，亦可在使用过程中对软件进行定期的广播软件数据备份，在后期使用过程中如需进行软件更新，只需恢复软件数据备份即可，一切广播软件的设置及任务编程都将恢复如新，无需重新对各项广播再进行设置。
12):定时开关机
主机可以根据广播系统的使用时间设定开启和关闭的时间。保证工作环境的清净，增加主机的使用寿命。
13):操作方便，显示直观。
具备大屏幕液晶显示屏可实时显示出当前的工作状态，具备人机对话功能。工作时间大型液晶显示屏，中文菜单可设定操作密码，保证系统安全运行。
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