小鸟动画程序课程设计.docx
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小鸟动画程序课程设计.docx
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小鸟动画程序课程设计
题目:
小鸟动画程序
初始条件:
在屏幕显示一小鸟,按S飞翔,按B鸣叫,按P暂停,按C继续,按Q退出程序。
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)
(1)设计任务及要求分析
(2)方案比较及认证说明
(3)系统原理阐述
(4)硬件设计课题需要说明:
硬件原理,电路图,采用器件的功能说明
(5)软件设计课题需要说明:
软件思想,流程图,源程序及程序注释
(6)调试记录及结果分析
(7)总结
(8)参考资料
(9)附录:
芯片资料或程序清单,软件演示屏幕拷贝图或硬件实物图
时间安排:
1月6日~1月7日:
收集资料,方案选择
1月8日~1月13日:
整体流程,程序细节
1月14日~1月15日:
调试程序,报告撰写
1月16~1月17日:
:
交设计报告,程序演示,答辩
指导教师签名:
2014年1月6日
系主任(或责任教师)签名:
年月
摘要
本文主要对小鸟动画进行程序设计,并通过masm软件进行运行。
通过输入不同的字符对程序的控制,采用调用子程序的方法来实现,使用了堆栈技术和中断技术,来实现按下字符S,小鸟飞过,按B,小鸟鸣叫,按P暂停,按C继续,按下Q,则退出程序等功能。
文中对程序设计的思路进行了详细的解析,并给出其流程图和程序代码,同时也对此程序设计的不同方案进行了比较选择。
本程序可在windows2000,windowsxp上运行。
所需要的工具软件为MASM2.0及以上版本,先生成.asm文件,再生成.exe的文件,然后运行。
关键词:
小鸟动画,masm软件,中断,子程序调用
小鸟动画程序
1设计任务及要求分析
设计任务要求在屏幕显示一小鸟,按S飞翔,按B鸣叫,按P暂停,按Q退出程序。
而为了满足更人性化的要求,本文另增加功能键C,以在按P暂停时,还能回到原状态。
基于以上考虑,现将设计要求总结如下:
程序运行后,在无输入情况下,屏幕上显示小鸟图案;
程序运行后,按下S键,小鸟飞翔;按下B键,小鸟鸣叫;按下P键,程序暂停;按下Q键,程序结束;
在飞翔状态下,按B键,小鸟同时鸣叫;按P键,程序暂停;按下Q键,程序结束;
在鸣叫状态下,按S键,小鸟同时飞翔;按P键,程序暂停;按下Q键,程序结束;
在同时飞翔和鸣叫状态下,按B键,小鸟只鸣叫,回到功能4;按S键,小鸟只飞翔,回到功能3;按P键,程序暂停;按下Q键,程序结束;
在暂停状态下,按C键,程序回到暂停前状态继续运行;按下Q键,程序结束;
任何情况下,当输入无效键时,程序循环等待下一次输入。
下面将以以上要求为指导,进行程序设计和仿真调试,完成小鸟动画程序
2程序整体设计及方案选择
2.1整体设计思路阐述
跟据第一节对设计任务的分析,此程序将通过子程序的调用来实现。
在主程序中显示小鸟,且循环检测键盘输入,并执行相应子程序。
当按键为Q时,调用结束子程序;当按键为P时,调用暂停子程序;当按键为S时,调用小鸟飞翔子程序;当按键为B时,调用小鸟鸣叫子程序;当无按键输入或按键为其它时,循环显示小鸟并检测键盘输入。
在小鸟飞翔子程序中,当按键为Q时,调用结束子程序;当按键为P时,调用暂停子程序;当按键为B时,调用小鸟飞翔并鸣叫子程序;当无按键输入或按键为其它时,循环显示小鸟并检测键盘输入。
在小鸟鸣叫子程序中,当按键为Q时,调用结束子程序;当按键为P时,调用暂停子程序;当按键为S时,调用小鸟飞翔并鸣叫子程序;当无按键输入或按键为其它时,循环显示小鸟并检测键盘输入。
在小鸟飞翔并鸣叫子程序中,当按键为Q时,调用结束子程序;当按键为P时,调用暂停子程序;当按键为S时,调用小鸟飞翔子程序;当按键为B时,调用小鸟鸣叫子程序;当无按键输入或按键为其它时,循环显示小鸟并检测键盘输入。
在暂停子程序中,当按键位Q时,调用结束子程序;当按键为C时,返回暂停前程序;当无按键输入或为其它时,循环子程序,保持暂停状态并持续检测键盘输入。
可以发现,只要实现了上述程序设计即可满足设计要求。
下面给出主程序的粗略流程图如图1所示,至于主程序及各子程序的具体实现将在第3节详细讨论。
图1主程序流程图
2.2基本模块方案选择
此程序的基本模块是小鸟的图案显示和发声鸣叫,其飞翔及飞翔时鸣叫均是基于此模块。
鉴于此,下面首先对小鸟的图案显示和发声鸣叫做出具体的方案比较及选择。
2.2.1小鸟图案显示方案选择
通过查阅资料,形成小鸟图像有两种方法:
一种是字符形成小鸟图像(即文本方式);另一种是像素点形成小鸟图像(即图形方式)。
方案一:
用字符形成小鸟图像,主要是利用BIOS中的INT10H中断,即显示器中断,INT10H中的09H号功能是在光标制定位置处写字符和属性。
程序结构图大致如下:
MOVAH,09H;置光标
MOVAL,‘字符’;字符ASCII码
MOVBL,7;字符属性
MOVBH,0;第0页
MOVCX,数量值;字符重复个数
INT10H
方案二:
用图形方式形成小鸟图像,是利用像素来产生彩色图案,它也是利用BIOS中的INT10H的功能00H来设置图形方式。
程序结构大致如下面所示:
MOVAH,00H;请求设置方式
MOVAL,0CH;彩色图形
INT10H;调用中断服务
在显示小鸟图像的两个方案中,方案一具有数据量少,操作简单的特点,但显示的图形与实际物体有偏差;方案二中显示的图像形象逼真,但它的数据量极其大,操作起来有点困难。
鉴于以上的比较,在小鸟显示图像这个环节决定采用方案一,以减小操作量。
在小鸟显示时,为了实现简单且达到较好的视觉效果,将小鸟图案设置为三幅图案组合而成的动态拍翅图案。
这三幅图案分别表示小鸟收翅,展翅,拍翅三个画面,并循环显示以达到较好的视觉效果。
至于其具体实现过程在第3.6节做详细叙述。
2.2.2小鸟发声鸣叫方案选择
小鸟发声程序也是一个比较重要的环节,中间涉及到扬声器发声部分。
而在关于扬声器发声时,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。
方案一:
发声采用位触发方式。
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:
INAL,61H
MOVAH,AL
ANDAL,0FCH;关断定时器通道2的门控
SOUND:
XORAL,2;触发61H端口第1位
OUT61H,AL
MOVCX,DX;(DX)=控制脉冲的计数值
WAIT:
LOOPWAIT;延时循环
DECBX;(BX)=脉冲持续的时间
JNZSOUND
MOVAL,AH
OUT61H,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
(1)
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:
MOVBX,100
WAIT:
MOVCX,2801
DELAY:
LOOPDELAY
DECBX
JNZWAIT
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。
方案二:
利用定时器发声。
这里是通过硬件即8253定时器产生声音。
CPU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:
PUSHAX;保存ax的值
MOVAL,0B6H;给2号定时器的43端口送入一个特定的数0B6H
OUT43H,AL
MOVAX,34DCH
DIVBX
OUT42H,AL;给42H端口装入一个16位的计时常数(533H*896/频率)
MOVAL,AH
OUT42H,AL
INAL,61H;获取61h端口的当前值
ORAL,03H;把61h端口低二位置1,即打开蜂鸣器
OUT61H,AL;输出数据到61h端口
POPAX;恢复ax的值
对于小鸟发声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。
所以经过分析,小鸟发声程序选择方案二进行设计。
3程序各模块设计
3.1主程序设计
3.1.1主程序设计思路
在主程序中主要完成小鸟显示功能和键盘检测功能。
小鸟显示功能可以通过调用小鸟显示子程序实现,小鸟显示子程序将在第3.6节详细介绍。
每调用一次可以也只能显示一幅小鸟图案,这里因为要显示由三幅小鸟图案组合而成的动态图案,所以需调用三次小鸟显示子程序。
每一次调用前还需将要显示的图案的变量地址传送给寄存器DI。
要注意的是,在调用小鸟显示子程序之前还必须设置屏幕的显示方式。
显示方式的设置可以通过调用BIOS的10H号中断的0号功能来实现,这里将显示方式设置为80*25黑白图形方式。
键盘检测功能可以通过调用BIOS的16H号中断实现。
BIOS的16H号中断用于键盘I/O中断调用,为了实现有无字符输入检测,这里使用其1号功能。
当无字符输入时,标志位ZF置1;当有字符输入时,ZF清零。
通过标志位的判断,即可执行不同的选择。
当有按键按下时,输入字符的ASC
码就传送给了寄存器AL,通过将AL的内容与对应字符的ASC
码进行比较就执行不同的选择。
每一次有字符输入后,无论是执行何种操作,在比较判断之后一定要将键盘缓存区清空,以保证下一次的键盘字符检测能顺利执行。
键盘缓存区的清空可以通过调用BIOS的16H号中断的0号功能实现。
为了便于人机交流,在主程序开始时还设计提示语句显示功能,这可以通过调用DOS的21H号中断功能实现。
3.1.2主程序流程图设计
通过以上主程序设计思路分析,可设计其详细流程图如图2所示。
图2主程序流程图(详)
3.1.3主程序代码设计
MAINPROC
movah,0;设置显示方式为80*25黑白图形方式
moval,2
int10h
leadx,info1;在显示器上显示字符串提示信息
movah,9
int21h
leadx,info2;在显示器上显示字符串提示信息
movah,9
int21h
DISP0:
LEADI,BIRD1;显示小鸟
CALLDISPLAY0
LEADI,BIRD2
CALLDISPLAY0
LEADI,BIRD3
CALLDISPLAY0
movah,1;从键盘读取字符到AL寄存器
int16h
JZDISP0;若无输入则循环显示小鸟
CMPAL,'Q'
JNZA0
CALLFARPTRQUIT;若输入Q则结束,退出程序
A0:
CMPAL,'P'
JNZB0
MOVCOUNT0,0
CALLPAUSE;若输入P则暂停
B0:
CMPAL,'S'
JNZC0
CALLFLY;若输入S则小鸟飞翔
C0:
CMPAL,'B'
JNZD0
CALLFARPTRBLEAT;若输入B则小鸟鸣叫
D0:
movah,0;清空键盘缓存区
int16h
JMPDISP0;若输入其它字符仍循环显示小鸟
RET
MAINENDP
3.2小鸟飞翔子程序设计
3.2.1小鸟飞翔子程序设计思路
因本程序中小鸟显示图案是向前移动的动画图案,由于小鸟显示子程序中已包含清屏和延时操作,故只需在每一次动态图案后将光标位置前移一格,并循环显示即可让动态的小鸟图案向前移动。
在小鸟飞翔子程序中同样需要检测键盘操作,其功能在第一节已作叙述,对应的实现方法也与主程序类似,这里不再详述。
为了使小鸟在从飞翔子程序跳到鸣叫子程序或其他子程序中再回来时不改变位置,这里在内存中定义一个变量,设为DXF用于跟踪小鸟飞翔的位置。
具体做法是在小鸟跳出飞翔子程序前,将DX的值传送给DXF,而在调回飞翔子程序后,则又将DXF的值传送给DX。
通过以上步骤,就能实现对小鸟飞翔位置的跟踪。
3.2.2小鸟飞翔子程序流程图设计
通过以上飞翔子程序设计思路分析,可设计其详细流程图如图3所示。
其中小鸟动画图案显示在主程序中已作论述,这里不再详述
图3小鸟飞翔子程序流程图
3.2.3小鸟飞翔子程序代码设计
FLYPROC
DISP1:
LEADI,BIRD1;显示小鸟
CALLDISPLAY0
LEADI,BIRD2
CALLDISPLAY0
LEADI,BIRD3
CALLDISPLAY0
PUSHAX;保护AX寄存器
MOVAX,DXF
INCAL
MOVDXF,AX;小鸟向前移动1格
POPAX
movah,1;从键盘读取字符到AL寄存器
int16h
JZDISP1;若无输入则循环显示小鸟
CMPAL,'Q'
JNZA1
CALLFARPTRQUIT;若输入Q则结束,退出程序
A1:
CMPAL,'P'
JNZB1
MOVCOUNT1,0
CALLPAUSE;若输入P则暂停
B1:
CMPAL,'B'
JNZC1
movah,0;清空键盘缓存
int16h
CALLFARPTRFLY_BLEAT;若输入B则小鸟同时鸣叫
C1:
movah,0;清空键盘缓存
int16h
JMPDISP1;若输入其它键则持续飞翔等待
RET
FLYENDP
3.3小鸟鸣叫子程序设计
3.3.1小鸟鸣叫子程序设计思路
实现小鸟发声程序的原理:
利用8253定时器来驱动扬声器,PC机中有三种不同的定时器。
0号定时器用来作为日常通用的时钟,它每秒约发出18次中断一修正时间;1号定时器用于DMA(直接存储器存取)传送数据,连接到扬声器上的是2号定时器,它实际上是一个振荡电路,此电路向扬声器发送指定频率的脉冲,当输出端口61H控制扬声器为接通状态时,就发出了一定频率的声音。
3.3.2小鸟鸣叫子程序流程图设计
通过以上小鸟鸣叫子程序设计思路分析,可设计其详细流程图如图4所示。
其中通用发声子程序只在附录1中给出其程序代码,其具体含义可参考其他书籍,这里不加详述。
图4小鸟鸣叫子程序流程图
3.3.3小鸟鸣叫子程序代码设计
BLEATPROCFAR
FREG:
LEASI,MUS_FREG
LEABP,DS:
MUS_TIME
PUSHBX
MOVDI,[SI]
MOVDX,DS:
[BP]
MOVBX,1400
CALLGENSOUND;调用发声子程序
POPBX
LEADI,BIRD1;显示小鸟
CALLDISPLAY0
LEADI,BIRD2
CALLDISPLAY0
LEADI,BIRD3
CALLDISPLAY0
movah,1;从键盘读取字符到AL寄存器
int16h
JZFREG;若无输入则持续鸣叫等待
CMPAL,'Q'
JNZA2
CALLFARPTRQUIT;若输入Q则结束,退出程序
A2:
CMPAL,'P'
JNZB2
MOVCOUNT2,0
CALLPAUSE;若输入P则暂停
B2:
CMPAL,'S'
JNZC2
movah,0;清空键盘缓存
int16h
CALLFLY_BLEAT;若输入S则同时飞翔
C2:
movah,0;清空键盘缓存
int16h
JMPFREG;若输入其它则持续鸣叫等待
RET
BLEATENDP
3.4小鸟飞翔并鸣叫子程序设计
3.4.1小鸟飞翔并鸣叫子程序设计思路
此模块的一个简单的设计思路就是在小鸟飞翔子程序中加入带发声功能的延时子程序,这样就能实现小鸟同时飞翔并鸣叫功能。
但是如果只是这样,必将使小鸟飞翔的速度变慢,与之前只飞翔的状态衔接不协调。
基于此,这里另外设计一个不带延时的小鸟显示子程序,并用它代替原先的小鸟显示子程序,这样处理后在满足小鸟同时飞翔并鸣叫的基础上,又使小鸟在按B前后的飞翔速度相协调,达到满意的效果。
由于小鸟鸣叫子程序中已带有延时功能,故只要将其稍加变化即可得到所需的发声延时子程序。
这里同样不对发声延时子程序加以详述,只在最后的附录中给出其程序代码。
3.4.2小鸟飞翔并鸣叫子程序流程图设计
通过以上小鸟飞翔并鸣叫子程序设计思路分析,可设计其详细流程图如图5所示。
图5小鸟飞翔并鸣叫子程序流程图
3.4.3小鸟飞翔并鸣叫子程序代码设计
FLY_BLEATPROC
DISP2:
LEADI,BIRD1;显示小鸟
CALLDISPLAY1
CALLBLEAT_DLY
LEADI,BIRD2
CALLDISPLAY0
LEADI,BIRD3
CALLDISPLAY0
PUSHAX
MOVAX,DXF
INCAL;小鸟向前移动1格
MOVDXF,AX
POPAX
movah,1;从键盘读取字符到AL寄存器
int16h
JZDISP2;若无输入则持续飞翔等待
CMPAL,'Q'
JNZA3
CALLFARPTRQUIT;若输入Q则结束,退出程序
A3:
CMPAL,'P'
JNZB3
MOVCOUNT3,0
CALLPAUSE;若输入P则暂停
B3:
CMPAL,'B'
JNZC3
CALLBLEAT;若输入B则小鸟只是鸣叫
C3:
CMPAL,'S'
JNZD3
CALLFLY;若输入S则小鸟只是飞翔
D3:
movah,0;清空键盘缓存
int16h
JMPDISP2;若输入其它则持续飞翔鸣叫等待
RET
FLY_BLEATENDP
3.5暂停子程序设计
3.5.1暂停子程序设计思路
在此模块中可以通过调用BIOS的16号中断来实现。
若调用前键盘输入缓存区为空,调用后,系统将等待键盘输入以实行后续操作。
故只要在调用BIOS的16号中断前将键盘缓存区清空就可实现暂停功能。
由于在暂停后还要求能通过按键C使程序能继续往下运行,而每次暂停前的位置不可能完全相同,特别是在不同的子程序中调用暂停操作时,故还需对按下C键后实现分支选择。
这里另外在数据段中定义4个变量,分别对应主程序,小鸟飞翔子程序,小鸟鸣叫子程序和小鸟飞翔并鸣叫子程序,并初始化为1。
当在各个子程序中调用暂停子程序时,同时将对应的变量置0。
到了暂停子程序并按下C键后,首先对各个变量进行检测,并执行变量为0的分支操作,并在返回前又将变量置1,这样就使程序能正确地回的暂停停位置。
3.5.2暂停子程序流程图设计
通过以上暂停子程序设计思路分析,可设计其详细流程图如图6所示。
图6暂停子程序流程图
3.5.3暂停子程序代码设计
PAUSEPROC
movah,0;清空键盘缓存
int16h
CMPAL,'Q'
JNZE0
CALLFARPTRQUIT;若输入Q则结束,退出程序
E0:
CMPAL,'C'
JZF0;若输入C则继续显示小鸟
JMPPAUSE;若输入其它字符则保持暂停状态
F0:
CMPCOUNT0,0
JZG0;若count0为0,则返回主程序
CMPCOUNT1,0
JZG1;若count1为0,则返回飞翔子程序
CMPCOUNT2,0
JZG2;若count2为0,则返回鸣叫子程序
CMPCOUNT3,0
JZG3;若count3为0,则返回飞翔并鸣叫子程序G0:
MOVCOUNT0,1
JMPFARPTRDISP0
G1:
MOVCOUNT1,1
JMPFARPTRDISP1
G2:
MOVCOUNT2,1
JMPFARPTRFREG
G3:
MOVCOUNT3,1
JMPFARPTRDISP2
RET
PAUSEENDP
3.6小鸟显示子程序设计
3.6.1小鸟显示子程序设计思路
小鸟显示的原理在2.2.1小节已作了详细介绍,这里仅给出本程序中小鸟的显示步骤。
首先对屏幕进行清屏,之后将DI指向所要显示的图案,并将光标位置指向小鸟图案的参考位置,然后调用BIOS的10H中断的9号功能显示小鸟图案第一个字符。
再将DI加4指向下一个字符,重复上述步骤,直至所有字符显示完毕结束。
最后再调用一个延时程序即可显示并看到所有显示的小鸟图案。
3.6.2小鸟显示子程序流程图设计
通过以上暂停子程序设计思路分析,可设计其详细流程图如图7所示。
图7小鸟显示子程序流程图
去掉延时子程序即可得到不带延时的小鸟显示图案子程序DISPLAY1。
3.6.3小鸟显示子程序代码设计
FLY_BLEATPROC
DISP2:
LEADI,BIRD1;显示小鸟
CALLDISPLAY1
CALLBLEAT_DLY
LEA
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