微机原理课程设计报告.doc

河南理工大学计算机科学与技术学院课程设计报告2011 2012学年第 二 学期课程名称 微型计算机原理与接口技术设计题目 简单计算器设计 学生姓名 黄文广 学 号 321009010226 专业班级 计本10-2班 指导教师 李泉溪 2011 年 9 月 7 日目录一：概述3（1）设计要求：3（2）设计思路：3二：硬件电路设计4（1）键盘输入模块4（2）数码管显示电路5（3）8255A6三：部分源程序8（1）键盘源程序8（2）数码管显示源程序10四：课程设计体会11一：概述（1）设计要求： 1.通过小键盘做加减运算。七段数码管显示器作输入数据和结果数据的显示。 2.数字用小键盘09，R，P，M，G作功能键 R开始运算（包括撤销运算），显示0 P + M - G = E 退出返回dos 3.运算顺序： a.输入一原始数据显示器跟随显示 b.按+或-显示器内容不变 c.再输入一数据，显示器跟随显示。 d.按 = 显示器显示结果数据，当超出能显示的最大值，显示F（溢出） e.按R重新开始运算 f.按E，结束退出（2）设计思路： 首先利用程序不断扫描键盘是不是有输入，如果没有就一直扫描，如果有就停止扫描，完成输入，利用汇编的程序核对输入键的数值，通过调用子程序实现2位十进制数以内的加减法运算。运算完成后将运算的结果储存并显示到LED显示器上。二：硬件电路设计（1）键盘输入模块键盘采用矩阵式。我采用4*4矩阵键盘。键盘输入及LED数码管通过8255A接口与系统总线连接，键盘的16个按键组成4*4矩阵，其中4根行线作为8255A的输出线与PA3PA0连接，并且作为8255A的输入线与PB4PB7连接。4根列线作为8255A的输入线与PB3-PB0连接。让PA0-PA7依次连接键盘的4行4列，在无键压下时，由于接到+5V上的上拉电阻的作用，列线被置成高电平。压下某一键后，该键所在的行线和列线接通。这时，如果向被压下键所在的行线上输出一个低电平信号，则对应的列线也呈现低电平。当从B口读取列线信号时，便能检测到该列线上的低电平。读取B口的状态时，还能读到行线上的低电平信号。这样，根据读入的行和列状态中低电平的位置，便能确定哪个键被压下了。如下图所示： 图2-1 键盘电路 （2）数码管显示电路 38译码器八个数码管位0 阳极a b c d e f g h位7位2位3位4位5位6位8位1驱动器PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC78255APA4PA5PA6 1 2 3 4 5 6 7 8存储运算符存储1操作数存储0操作数存储当前要显示的数8字节数据缓冲区数据分布 八位数码管显示电路图其中PC0-PC7作为输出位，PA4-PA6作为选择八个数码管中一个来显示数字。八位数码管只用到位0，位1两个。 （3）8255A1.并行输入/输出端口A，B，C 8255A内部包括三个8位的输入输出端口，分别是端口A、端口B、端口C，相应信号线是PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0。端口都是8位，都可以作为输入或输出。通常将端口A和端口B定义为输入/输出的数据端口，而端口C则既可以作数据端口，又可以作为端口A和端口B的状态和控制信息的传送端口。2. A组和B组控制部件 端口A和端口C的高4位（PC7PC4）构成A组；由A组控制部件实现控制功能。 端口B和端口C的低4位（PC3PC0）构成B组；由B组控制部件实现控制功能。 A组和B组利用各自的控制单元来接收读写控制部件的命令和CPU通过数据总线（D0D7）送来的控制字，并根据他们来定义各个端口的操作方式。3.数据总线缓冲存储器 三态双向8位缓冲器，是8255A与8086CPU之间的数据接口。与I/O操作有关的数据、控制字和状态信息都是通过该缓冲器进行传送。4.读/写控制部件 8255A读/写控制部件是完成读/写控制功能的部件。能接收CPU的控制命令，并根据控制命令向各个功能部件发出操作指令。 5. CS 片选信号：由CPU输入，有效时表示该8255A被选中。 RD, WR 读、写控制信号：由CPU输入。RD有效表示CPU读8255A，WR有效表示CPU写8255A。RESET 复位信号：由CPU输入。RESET信号有效，清除8255A中所有控制字寄存器内容，并将各个端口置成输入方式。 图2-4 .8255A内部结构 定义工作方式控制字： 工作方式0为8255A中各端口的基本输入/输出方式。 图2-5 .8255A工作方式控制三：部分源程序（1）键盘源程序下面是键盘检测、去抖动、键值编码和确定键名的汇编语言程序。程序运行后，若返回值AH=0，表示已读到有效的键值，并在AL中存有0F键的16进制代码；若AH=l，则表示出错。;端口地址 : PORT-A EQU 0FF9H;8255 A口地址 PORT-B EQU 0FFBH;8255 B口地址 PORT-C EQU 0FFDH;8255 C口地址 PORT-CTL EQU 0FFFH;8255控制口地址;数据段，键盘扫描码表DATA SEGMENTBUFDATA DB 8 DUP(0) ;数字缓冲区;0 1 2 3 4 5 6 7TABLE DB 77H， 7BH， 7DH， 7EH， 0B7H，0BBH，0BDH，0BEH; 8 9 A B C D E FDB 0D7H，0DBH，0DDH，0DEH，0E7H，0EBH，0EDH，0EEHDATA ENDS;堆栈段STACK SEGMENT STACK DW 50DUP（0） TOP_STACK LABEL WORDSTACK ENDS;代码段CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA，SS：STACKSTART：MOV AX， STACK MOV SS， AX LEA SP， TOP_STACK MOV AX， DATA MOV DS， AX;初始化8255A，方式0，A口作输出，B口和C口为输入 MOV DX， PORTCTL ;指向控制口 MOV AL，10001011B ;控制字 OUT DX， AL ;写入控制字;向所有行送0 MOV DX，PORT-A ;A口 MOV AL，00H OUT DX， AL ;向 A口各位输出 0;读列，查看是否所有键均松开 MOV DX，PORT-BWAIT_OPEN ： IN AL，DX ;键盘状态读入 B口 AND AL， 0FH ;只查低4位（列值） CMP AL，0FH ;是否都为1（各键均松开） JNE WAIT_OPEN ;否，继续查;各键均已松开，再查列是否有0，即是否有键压下WAIT_ PRES： IN AL，DX ;读B口 AND AL，0FH ;只查低4位 CMP AL，0FH ;是否有键压下 JE WAIT_PRES ;无，等待;有键压下，延时20ms，消抖动 MOV CX， 16EAHDELAY：LOOP DELAY ;延时20ms;再查列，看键是否仍被压着 IN AL，DX AND AL，0FH CMP AL，0FH JE WAIT_PRES ;已松开，转出等待压键;键仍被压着，确定哪一个键被压下 MOV AL，0FEH MOV CL，AL ;CL=1111 1110BNEXT_ROW：MOV DX，PORT-A ; A口 OUT DX， AL ;下一行输出低电平 MOV DX, PORT-B ;B口 IN AL， DX ;读入B口状态 AND AL，0FH ;只截取列值 CMP AL，0FH ;是否均为1 JNE ENCODE;否，表示有键压下，转去编码 ROL CL，01 ;均为1，使下行输出0 MOV AL， CL JMP NEXT_ROW ;查看下行;已找到有一列为低电平，对压键的行列值编码ENCODE：MOV BX ,000FH;建立地址指针，先指向F键对应的地址 IN AL，DX ;从B口读入行列号NEXTTRY：CMP AL，TABLE;读入的行列值与表中查得的相等吗? JE DONE ;相等，转出 DEC BX ;不等，指向下一个（键值较小者）地址 JNS NEXT_TRY ;若地址尚末减为负值，继续查 MOV AH，01 ;若减为负值，置出错码01AH中 JMP EXIT;退出 DONE：MOV AL，BL ; BL中存有键的16进制代码 MOV AH， 00 ;AH=0，读到有效键值 如果是0-9 存入1，2字节中，并存入3,4或5,6字节。 JMP SMG_SHOW;显示数字 如果是+，-(10或11): 存入数据缓冲区第五个字节 如果是=:(12) 计算两个数的运算结果，并存入第一，二字节 JMP SMG_SHOW;显示结果 如果是重新开始符号:(13) 清除缓冲区内容 如果是退出符号:(14) 则退出 EXIT：HLT CODE ENDS END（2）数码管显示源程序下面是数码管显示程序SMG_SHOW: MOV DI,OFFSET BUFDATA ;指向数字缓冲区 MOV CL,0FEH ;指向最左边数码管DISP:MOV AL,DI ;取出数字 MOV BX,OFFSET TABLE ;指向显示代码表 XLAT ;得到显示代码 MOV DX,PORT-C ;PORT-C为段控制端口 OUT DX,AL ;送出段码 MOV AL,CL ;取出位显示代码 MOV DX,PORT-A ;PORT-A为位控制端口 OUT DX,AL ;送出位码 CALL DELAY ;实现数码管延时显示 INC DI ;指向下一个数字 ROL CL,1 ;指向下一个数码管 CMP CL,02H ;是否指向最右边的数码管JNZ DISP ;没有，显示下一个数字RET ;8位数码管都显示一遍，返回四：课程设计体会本次课程设计我选择的是模拟运算器的设计这一题，咋一看还觉得不难，后来看了小键盘和七段数码管的工作原理后，才发现，这题目确实挺复杂繁琐的。本次的课程设计是一个相对而言比较难的设计，因为这次设计不仅仅是课本上知识的整合，而且还有很多是课外的扩展。这次课程设计可以说是一个挑战。首先8255A的初始化和8086的接线也是十分简单，但是等到编成的时候发现有很多不懂得地方，觉得很容易的算法在编程中很难实现。于是我开始查看课本和有关的资料，知道了一些编程常用的方法。受益匪浅。而后我用心编写这程序。经过自己的努力和同学的帮助终于完成了相应的要求。本次课程设计,不仅使我加深了对接口程序设计