有简易计算器到复杂计算器的设计说明

1、.专业整理.微机原理实验报告1 .设计任务：根据微机原理课程所学相关知识及实验教程相关内容，在基于 proteus平台，使用汇编语言，以8086为核心的情况下，配合可编 程并行接口器件8255A, LED数码管等器件实现可进行简单四位数加 减乘除法及清零、乘方、对数、二进制转换等扩展功能的十进制计算 器。2 .需求分析：操控核心为微处理器8086芯片，可编程并行接口芯片8255A 对输入扫描的矩阵按键，显示模块LED数码管，其他辅助器件如 74LS138 译码器、74LS373 等。3 .总体方案（选择与论证）流程：第一步，确定键盘是否有输入（使用程序不断进行扫描）。第二步，如果有输入就调用子

2、程序进行判断，是数值则进行存 储并同时进行显示，是运算符号等就调用相应的子程 序进行操作。第三步，继续扫描键盘是否有输入，从而实现4位十进制数以 内的加减乘除法或者扩展功能运算。第四步，运算完成后将运算的结果储存并显示到LED显示器上。4 .硬件设计实验中根据需求需以下器件：微处理器8086芯片U5RESET READY INTA/QS1 INTR hqld/gtTHLDA/GTOAD0.15A16.19ALE/QSO BHE dt/r/sTTEST NMI_ MN/MX CLKDEN/S2RDWR/LOCKM/IO/SO8086当引脚接高电平时，CPU工作于最小模式。此时，引脚信号2431的

3、含义及 其功能如下：(1) I0/M/ (memory I/O select)：存储器、I/O端口选择控制信号。信号 指明当前CPU是选择访问存储器还是访问I/O端口。为高电平时访问存储器， 表示当前要进行CPU与存储器之间的数据传送。为低电平时，访问I/O端口， 表示当前要进行CPU与I/O端口之间的数据传送。(2) WR/ (write)：写信号，输出，低电平有效。信号有效时，表明CPU 正在执行写总线周理，同时由信号决定是对存储器还是对I/O端口执行写操作。(3 ) INTA/ (interrupt acknowledge)：可屏蔽中断响应信号，输出，低电 平有效。CPU通过信号对外设提

4、出的可屏蔽中断请求做出响应。为低电平时， 表示CPU已经响应外设的中断请求，即将执行中断服务程序。(4 ) ALE ( address lock enable )：地址锁存允许信号，输出，高电平有效。 CPU利用ALE信号可以把AD15ADO地址/数据、A19/S6A16/S3地址/状态线 上的地址信息锁存在地址锁存器中。(5 ) DT/ ( data transmit or receive )：数据发送/接收信号，输出，三态。 DT/信号用来控制数据传送的方向。DT/为高电平时，CPU发送数据到存储器或 I/O端口； DT/为低电平时，CPU接收来自存储器或I/O端口的数据。(6) DEN/

5、 (data enable)：数据允许控制信号，输出，三态，低电平有效。 信号用作总线收发器的选通控制信号。当为低电平时，表明CPU进行数据的读/ 写操作。(7 ) HOLD ( bus hold request)：总线保持请求信号，输入，高电平有效。 在DMA数据传送方式中，由总线控制器8237A发出一个高电平有效的总线请求 信号，通过HOLD引脚输入到CPU,请求CPU让出总线控制权。(8 ) HLDA ( hold acknowledge)：总线保持响应信号，输出，高电平有效。 HLDA是与HOLD配合使用的联络信号。在HLDA有效期间，HLDA引脚输出一个高 电平有效的响应信号，同时总

6、线将处于浮空状态，CPU让出对总线的控制权，将 其交付给申请使用总线的8237A控制器使用，总线使用完后，会使HOLD信号变 为低电平，CPU 乂重新获得对总线的控制权。可编程并行接口芯片8255A343732U54H2DOPAOD1PA1D2PA2D3PA3D4PA4D5PA5D6PA6D7PA7RD"PBO丽PB1AOPB2A1PBSRESETPB4PB5CS-PB6PB7PCOPC1PC2PC3PC4PCSPC6PC73113040292?27$391836199208621 22242514工16171312113255A微机系统的信息交换有两种方式：并行通信接口方式和串行通

7、信接口方式。接 口电路在CPU和I/O设备之间起着信号的变换和传输的作用。8255A可为86系列 CPU与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。由于它是可编程的，可以通过软件 来设置芯片的工作方式，因此，用8255A连接外部设备时，通常不用再附加外部电 路，使用教方便。并行接口是在多根数据线上，以数据字节/字与I/O设备交换信 息。在输入过程中，输入设备把数据送给接口，并且使状态线“输入准备好”有效。 接口把数据存放在“输入缓冲寄存器”中，同时使“输入回答”线有效，作为对外 设的响应。外设在收到这个回答信号后，就撤消数据和“输入准备好”信号。数据 到达接口中后，接口会在“状态寄存器”中设置输入

8、准备好标志，或者向CPU发一 个中断请求。CPU可用查询方式或中断方式从接口中读取数据。接口中的数据被读 取后，接口会自动清除状态寄存器中的标志，且撤消对CPU的中断请求。在输出过程中，每当输出寄存器可以接收数据，接口就会将状态寄存器中“输 出准备好”状态置1或向CPU发一个中断请求，CPU可用查询或中断方式向接口输 出数据。当CPU输出的数据到达接口后，接口会清除“输出准备好”状态，把数据.学习帮手.专业整理.送往外设，并向外设发一个“数据输出准备好”信号。外设受到驱动后，便接收数 据，并向接口电路发一个“输出回答”信号，接口收到该回答信号后，乂将状态寄 存器中“输出准备好”置位，以便CPU

9、输出下一个数据。定义工作方式控制字:r，端口A输入 01端口 A输出Di DoD7 D6 D5 D定义端口 A为方式O 标志位100 X X 0 X XLPC3PCo为输入J（hPC3PCo为输出L端口 B输入01端口 B输出定义端口 B为方式0IKPC7PC&）为输入0式PC7PG）为输出LED数码管LED为发光二极管构成的显示器件，亦称数码管。由7个字符段和一个小数点 段组成，每段对应一个发光二极管，当发光二极管点亮时，相应的字符段点亮。LED 有共阴极和共阳极两种供应状态。共阴极显示时，将LED显示的COM接地，将八个 字符段端a、b、c、d、e、f、g、dp依次与一个8位I/O

10、 口的最低到最高位连接, 当I/O给LED的哪个字符段送入一个高电平时，该段就被点亮，从而可从这7个字 符段中被点亮的构成相应的字符显示出来。同理，COM阳极即将COM端接Vcc,其 显示原理与COM阴极的基本相同，但I/O 口送入低电平是相应的段才被点亮。,学习帮手.,专业整理.5 .软件设计程序流程图：(1)总程序流程图:.学习帮手.专业整理.,学习帮手.（2）键盘扫描程序流程图:6 .具体代码实现DATA SEGMENTX DB?, ?, ?, ?;存放数据的每一位XIDW9 *;存放第一个数据值X2DW9 *;存放第二个数据值YDW9 *;存放运算结果SDB9 *;存放运算符号值EDB

11、9 *;按下等号键标记ccDB9 *;存放运算数据位数HDB0;存放按键行号LDB0;存放按键列号Z1DB?Z2DB?Z3DB?Z4DB?DISCODE DB3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH, 77H, 7CH, 39H, 5EH, 79H,71H;段码表DATA ENDSCODE SEGMENTASSUMESTART: MOVMOVCS:CODE, DS:DATAAX, DATADS, AX,专业整理.MOVAL, 90H；设置为A 口输入，B 口输出,C 口输出OUT46H, ALMOVDI, OFFSET X+3;DI 指向

12、 X 的高位KKK: CALLKEY;扫描按键JMPKKK；以下为按键扫描子程序，程序返回后，在变量H和L中存放当前按键的行列号KEY PROCCHECK: CALLDISP;等待按键按下的同时进行显示MOVAL, OFOH;所有行输出低电平OUT44H, ALINAL, 40HCMPAL, 0FFH;读列值JZCHECK;若都为高电平则无键按下,等待MOVCX, 100LOOP$；延时消抖INCMPJZAL, DXAL, OFFHCHECK；重读列值;无键按下一直等待MOVH, 0;有键按下，先把行列号变量清0MOVL,0MOVBL, 01HMOVBH, OFEH;扫描法读键值：从第一行开始

13、测试，即PCO输出低电平NEXT:MOVAL, BHOUT44H, ALNEXTH:INAL, 40H；读列值，判断是第几列有键按下TESTAL, BL；从第一列开始判断JZWAITOROLBL, 1CMPBL, 80H；当前行状态下没有任何列有键按下，则转为对下一行的测试JZNEXTLINCH；每判断一列，列号加1JMPNEXTH；再对下一列进行判断,学习帮手.,专业整理.NEXTL: MOVH, 0MOVBL, 01HROLBH, 1；对下一行测试，让下一个PC 口输出低电平CMPBH, OEFHJZEXITINCLJMPNEXTWAITO: INAL, 40H；若有键按下，则等该按键松开

14、后再计算键值CMPAL, OFFHJNZWAITOMOVCX, 100LOOP$；延时消抖INAL, 40HCMPAL, OFFHJNZWAITOCALLKEYVALUE调计算键值子程序EXIT: RETKEY ENDP;以下为计算键值子程序,通过行列号计算键值（键值二列号*4+行 号）；键值存放在DL寄存器中KEYVALUE PROCMOVDL,LMOVDH,HSHLDL, 1SHLDL, 1；列号乘4ADDDL, DHCMPDL, 9；按下的是数字键JNGNUM_CALLCMPDL, 16JLCONT_CALL;按下的是运算键CMPDL, 16JZOUTP_CALL；按下的是等于键CMPD

15、L, 17JZCLR_CALL；按下的是清除键NUM_CALL:CALLNUMBER调数字键处理子程序JMPEXIT1CONT_CALL:MOVS, DL;存放运算键的键值MOVE, 0CALLCOUNT;调运算键处理子程序，计算第一个加数JMPEXIT1OUTP_CALL:CALLOUTP;调等号键处理子程序JMPEXIT1CLR_CALL:CALLCLEAR;调清除键处理子程序EXIT1:RETKEYVALUEENDP；以下为清除键处理子程序，按下清除键后，X变量全部清0CLEAR PROCMOVX3,0MOVX2,0MOVXl,0MOVX0,0CALLBITPRETCLEAR ENDP.

16、学习帮手.专业整理.;以下为等号键处理子程序，该子程序负责将第二个运算数据的数值 计算出来存入X2变量;并根据运算符号，调用相应的运算子程序OUTP PROCPUSHPUSHPUSHINCCALL算第二个运算数据CMPJZ法子程序CMPJZ数子程序CMPJZ阶乘子程序CMPAXDXBXECOUNT调运算键处理子程序，计S, 10ADD_CALL;运算符为加号，则调用加S, 11LOG_CALL;运算符为对数，则调用对S, 12JCE.CALL;运算符为阶乘号，则调用S, 13JZ DIVP.CALL；运算符为除号，则调用除法子程序CMPS, 14JZK_CALLCMPS, 15CALLERJM

17、PSTORE1ADD_CALL: CALL ADDPJMPSTORE1LOG_CALL: CALLLOGJMP STORE1JCE_CALL: CALL JCEJMPSTORE1DIVP_CALL: CALLDIVPJMPSTORE1K_CALL:CALL KSTORE1: MOVAX, Y;以下程序将各运算子程序.学习帮手.返回的运算结果，按位分解，送入X变量MOVDX, 0MOVBX, 1000DIVBXMOVX0, ALMOVAX, DXMOVBL, 100DIVBLMOVXl, alMOVAL, AHMOVAH, 0MOVBL, 10DIVBLMOVX2,ALMOVX3, AHPOPB

18、XPOPDXPOPAXRETENDPOUTP;以下为运算键处理子程序，该程序将第一个运算数据的数值计算出来并存入XI变量;或者将第二个运算数据的数值计算出来并存入X2变量,专业整理.;将运算符的值存入S变量COUNTPROCPUSHAXPUSHBXPUSHDXMOVDX, 0CALLBITP;测试X中的数据是多少位CMPCC,4；输入的数据是4位数9 JZC4CMPCC, 3；输入的数据是3位数9 JZC3CMPCC, 2；输入的数据是2位数9 JZC2JMPCl；输入的数据是1位数9 C4:MOVAX, 0MOVAL,XOMOVBX, 1000MULBXMOVDX, AXC3:MOVAL,X

19、1MOVBL,100MULBLADDDX,AXC2:MOVAL,X2MOVBL, 10MULBLADDDX, AXCl:MOVAL,X3MOVAH, 0ADDDX, AXCMPE, 1JNZX1_SMOVX2,DX；按下的是等号，则将第二个运算数据的值存入X2变量JMPEXIT3X1_S:MOVXI, DX;按下的是运算符号，则将第一个运算数据的值存XI变量MOVX,0；清空X变量MOVX,0MOVXl,0.学习帮手.专业整理.MOVX0,0EXIT3:POPDXPOPBXPOPAXRETCOUNTENDP;以下为数字键处理子程序；该程序，将输入的数据按位存放在X变量中，并由CC记录数据的位数

20、NUMBER PROCCMPE, 1JNZCONTINUEMOVE,0CALLCLEARCONTINUE: CMPCC,0;目前数据为0位，即没有数据，则转到SSSJZ SSS;若已有数据，以下程序将X左移8位。；例如:先输入“1”，当再输入2时, ;先要将“1”从个位移到十位，然后再将“2”存放到个位PUSHAXPUSHDXMOVAL,X3MOVAH,X MOVDL,X1MOVDH,XOMOVCX, 8LL: SHLAX, 1RCLDX, 1LOOPLLMOVX3,ALMOVX2, AHMOVZ3, AHMOVX1,DLMOVZ2, DLMOVXO,DHMOVZ1,DHPOPDXPOPAXS

21、SS: MOVDI,DL;将当前键入的数据存放到X的最低位MOVZ4, DLINCCC;数据位数加1CMPCC,4;判断数据位数JNGEXIT2MOVCC, 0;如果数据超过4位，重新从最低位开始存放MOVX,0MOVXl,0MOVX0,0EXIT2: CALLDISP调显示子程序，显示输入的数据RETNUMBER ENDP;加法子程序ADDP PROCPUSHAXMOVAX, XIAX, X2Y, AXAXADDMOVPOPRETADDP ENDP;对数子程序LOG PROCPUSH AXPUSH BXPUSH CXPUSH DXMOV AX, XIMOV BX, 0MOV CX, 2MOV

22、 DX, 0LO:DIV CXCMP AX, 0JZ G2INC BXJMP LOG2:MOV Y, BXPOP DXPOP CXPOP BXPOP AXRETLOG ENDP;阶乘子程序JCE PROCPUSH AXPUSH BXPUSH CXPUSH DXMOV AX, XIMOV DX, AXSUB DX, 1MOV CX, DXMOV BX, DXCHENG:MUL DXDEC BXMOV DX, BXLOOP CHENGMOV Y, AXPOP DXPOP CXPOP BXPOP AXRETJCE ENDP；除法子程序DIVP PROCPUSH AXPUSHBXPUSHDXMOVDX

23、, 0MOVAX, XIMOVBX, X2DIVBXMOVY, AXPOPDXPOPBXPOPAXRETDIVPENDP;次方子程序K PROCPUSHAXPUSHDXPUSHCXMOVAX, XIMOVDX, AXMOVCX, X2DEC CXN:IULDXMOV DX, XILOOP NMOVY, AXPOPCXPOPDXPOPAXRETK ENDP.学习帮手.;二进制转换成十进制子程序ER PROCPUSH AXPUSH BXPUSH CXMOV BL, 8MOV AL, Z1MUL BLMOV CX, AXMOV BL, 4MOV AL, Z2MUL BLADD CX, AXMOV B

24、L, 2MOV AL, Z3MUL BLADD CX, AXMOV AL,Z4MOV BL, 1MUL BLADD CX, AXMOV Y, CXPOP CXPOP BXPOP AXRETER ENDP;显示子程序，将X中的数值按位显示出来DISP PROCPUSHBXPUSHAXMOVBH, 0LEASI,DISCODECALLBITP;测试乂位数CMPCC,4JZQIANCMPCC, 3JZBAICMPCC, 2JZSHICMPCC, 1JMPGJMPNONEQIAN:MOVAH, 11100000B；从第4位开始显示MOVAL, AHOUT44H, ALMOVBL,XOMOVAL, SI

25、+BXOUT42H, ALCALLDELYMOVAL, 0OUT42H, ALBAI:MOVAH, 11010000B；从第3位开始显示MOVAL, AHOUT44H, ALMOVBL,X1MOVAL, SI+BXOUT42H, ALCALLDELYMOVAL, 0OUT42H, AL.专业整理.,学习帮手.SHI:MOVAH, 10U0000B始显示MOVAL, AHOUT44H, ALMOVBL,X2MOVAL, SI+BXOUT42H, ALCALLDELYMOVAL, 0OUT42H, ALG:MOVAH, 01U0000B始显示MOVAL, AHOUT44H, ALMOVBL,X3M

26、OVAL, SI+BXOUT42H, ALCALLDELYJMPEXIT4；从第2位开；从第1位开NONE:MOVAL, 0；X中没有数据，不显示OUTEXIT4: POPPOPRETDISP ENDP;分析数据位数子程序BITP PROCCMP42H, ALAXBXX0,0;如果X0不为0,则数据为4位数JNZCMPFOURBITXl,0;如果Xl不为0,则数据为3位数JNZCMPTHREEBITX,0;如果X2不为0,则数据为2位数JNZCMPTOWBITX,0;如果X3不为0,则数据为1位数JNZJMPONEBITZEROBIT；否则，没有数据FOURBIT:MOVCC, 4JMPEXI

27、T5THREEBIT:MOVCC, 3JMPEXIT5TOWBIT:MOVCC, 2JMPEXIT5ONEBIT:MOVCC, 1JMPEXIT5ZEROBIT:MOVCC, 0EXIT5:RETBITPENDP;延时子程序DELYPROCPUSHCXMOVCX, 100LOOP$POPCXRETDELY ENDPCODE ENDS.专业整理.ENDSTART7 .调试与测试第一步，进行数码管显示的仿真。编写一段直接赋值送到数码管 显示的程序，进行数码管显示的仿真。编写程序，输入使数码管显示“HELO”的程序，进行仿真，通过第二步，进行键盘扫描的仿真。编写代码，将扫描到的键值送到 数码管显示。

28、编写程序，使数码管显示所扫描到的键值，进行仿真，通过多次 修改可得结果。测试步骤为：首先选取任意keypad键盘，连接好电路，按下键盘上数字的8, 如图可见，电路线的颜色变化说明产生了脉冲。松开鼠标后，此时数码管显示为所扫描到的键值:再换其他案件，并使数码管显示相应扫描到的键值。第三步，在数码管显示和键盘扫描程序都正确的基础上，逐步增 加代码，增加功能，逐步实现按键值的存储与显示、清零、加法、减 法、乘法、除法等功能的仿真。第四步，在确立好了之前的计算器基础应有程序都正确后，又加 入了几个扩展模块，再次模拟仿真，将调试不通过的扩展部分删去, 只留下可执行的模块。1 .实现二进制与十进制转换功能

29、：输入二进制111b:.学习帮手.按下二进制转换键:再按下二号键，可见数码管显示转换后的十进制数:2.实现求阶乘功能：1.按下要求的数，数码管开始显示:2.按下求阶乘按键，可见产生了脉冲:3.再按下二号键，可见数码管显示结果:计算器扩展后还有其他扩展功能，在此不作赘述。8 .关键技术一、键盘扫描_LJjoiKOwn3B3BR14%R2R31-O 01 c4P Q_I|_I _!=L« 'IO D _O O _O D89+根据如上键盘及电路，可以先扫描列，再扫描行，先给出PCO为 低电平,PC申PC2、PC3均为高电平。若不按键盘,则PAO、PAI、PA2、 PA3、PA4、P

30、A5均为高电平，然后转入下一行测试，给下一行提供低 电平、依次类推。若其中有键按下，则其对应位应显示低电平。这样， 就把按下的键给定位了。根据以上键盘，通过计算按键的值来定位该 位按键。键值工行*4+列，而行、列值可通过循环来实现。 二、数据存储与显示首先定义X0、X1K X、X3四个变量，分别存放按下数 据的每一位的值，若为数字键，首先按下的数字存放在X3中，然 后可以通过移位将输入的数据依次存放于X0、X1K X2、X3 中，要将它的十进制的值，则只要分别乘以1000、100、10、1然后 相乘后保存到原先定义好的变量XI中即可。同理，当输入第二个数 据后，将其显示并保存于X2变量。为了能在数码管中显示，首先应 定义一个数据段，这个数据段存放的二进制数做位数码管的输入，从 而控制数码管的值，十进制数0到15对应的输入分别为3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH, 77H, 7CH, 39H, 5EH, 79H ,71Ho因此，我们就将这一连串的数据存放到以变量名为DISCODE为 地址的数据段中，并让DI指向DISCODE,要想输出一个数的话，只 要让DI的地址加上这个数的值即可。联系上述所说的X0、Xl、 X2、X3、要输出它们的值只要让它们加上DI,进行寻址后连入 数码管输入