简易计算器的设计课程设计

1、目录一 摘要2二 引言2三 课程设计的目的和任务2四 设计思路3五 硬件选择及单元电路分析3六程序流程图10七 仿真 、调试12八 课程设计体会 12九 参考文献 14摘要： 汇编语言是面向机器的程序设计语言，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。在汇编语言中，用助记符代替操作码，用地址符或标号代替地址码。本次程序设计是以计算器为任务，运用汇编语言来完成。任务要求有计算器的界面，并显示出来。所以程序中一个重要的程序段界面的设计。另外对于两个数字和运算符的输入存储和显示也是比较重要的一段。程序中，我们用了较多的子程序，使得程序的阅读理解比较清晰简单。引言

2、：通过本次课程设计使学生熟练掌握微机系统与接口扩展电路的设计方法，熟练应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤，来设计一个计算器。计算器要求如下：1、可以显示输入数字与运算结果的数码管，有可供使用的16个按键，16个键对应于09数字以及+、-、*、/、=以及重新开始；2、能实现10以内的加、减、乘、除单步运算并显示结果，3、能够显示“错误”提示；4、能够中止还未输入完的计算式。三、课程设计的目的和任务通过课程设计，要求学生熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、设计步骤，使学生得到微机开发应用方面的初步训练。让学生独立或集体讨论设计题目的总体设计方案、编程、软件硬件

3、调试、编写设计报告等问题，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。通过本次课程设计使学生熟练掌握微机系统与接口扩展电路的设计方法，熟练应用8086汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤，熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法。通过课程设计实践，不仅要培养学生事实求是和严肃认真的工作态度，培养学生的实际动手能力，检验学生对本门课学习的情况，更要培养学生在实际的工程设计中查阅资料，撰写设计报告表达设计思想和结果的能力。四、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，如果有就调用子程序进行判断，是数值则

4、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，操作后则继续利用程序不断扫描键盘是不是有输入，从而实现4位十进制数以内的加减乘除法运算。运算完成后将运算的结果储存并显示到LED数码显示器上。5、 硬件选择：微处理器8086芯片当引脚接高电平时，CPU工作于最小模式。此时，引脚信号2431的含义及其功能如下：（1）IO/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

5、据传送。（2）WR/（write）：写信号，输出，低电平有效。信号有效时，表明CPU正在执行写总线周期，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AD15 AD0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）

6、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/（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

7、，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又重新获得对总线的控制权。可编程并行接口芯片8255A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

8、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

9、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，又将状态寄存器中“输出准备好”置位，以便CPU输出下一个数据。A口：是一个独立的8位I/O口，它的内部有对数据输入/输出的锁存功能。 ·B口：也是一个独立的8位I/O口，仅对输出数据的锁存功能。 ·C口：可

10、以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个独立的4位I/O 输入元件：4×4矩阵按键:键盘是常用信息输入元件，其实键盘也是由一个个按钮组成，如果是独立按钮的话必须要需要一个I/O口对它进行检测，而键盘往往这需要键盘按钮数一半的I/O口数对它进行检测，也许对一个比较简单的系统I/O口数一般不是问题，但对于一个大型、复杂的系统来说I/O资源就显得非常珍贵了，尽量减少I/O使用是非常利于降低成本，另外一方面键盘比用独立按键要美观，这也是键盘能够长期得到人们青睐的原因，可是硬件上的节省必然导致软件上编程的复杂，那就来看看键盘到底使软件编程有多复杂?因为4×4矩阵键盘有8个管脚

11、，于是将键盘接8255A的PC口，至于为什么选择PC是有原因的，进行键盘扫描一般要求有一部分的I/O口的工作方式是输入，另一部分I/O是输出，具体到4×4键盘则要求4个I/O口输入，另外4个输出，这一点PC口刚好符合，而PA、PB口要么全部输入或输出，所以只能是PC口接键盘。输出显示：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口的最低到

12、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。74LS373的工作原理(锁存器)锁存器(Latch)是一种对脉冲电平敏感的存储单元电路，它们可以在特定输入脉冲电平作用下改变状态当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。74LS138（译码器）译码器的输入是3个

13、脚,输出是8个脚。用高低电平来表示输入和输出。输入是二进制。3只脚也就是3位二进制数。输入可以3位二进制数。3位二进制最大是111 也就是8。输出是8个脚，表示10进制。是根据输入的二进制数来输出。如果输入是101 那么就是第5只脚高电平，表示二进制数是5。 其实3-8译码器的功能就是把输入的3位2进制数翻译成10进制的输出。硬件原理图：本电路由8086、8255、数码管、锁存器、译码器、16个按键组成。1、不停的进行键盘扫描使其输入数据及控制键2、通过几个控制键调用控制键下的子程序进行加减乘除运算3、通过数码管进行数据显示 计算器工作原理图程序流程图（1）键盘扫描程序流程图：开始初始化延时1

14、2ms键扫描保存键值键闭合？键释放？结束键闭合？YYYNNN（2）总程序流程图：计算键值扫描加法运算减法运算显示乘法运算存储除法运算数值？运算符？“ = ” ？清零“ + ” ？“ - ” ？“ * ” ？六 仿真、调试第一步，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。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。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。任务分工韩鹏鹏：主要负责部分代码的编写和总体的调试与测试 李辉辉：主要负责部分

15、代码的编写和相关资料的收集七 课程设计体会上学期刚学过微机原理，学得不是很深入，仅限于课本知识的掌握，而此次课程设计将会是一个很好的机会，来考察自己对课本知识的掌握以及应用情况。本次课程设计是四人一组，并且自由选择设计课题，我们小组选择了简易计算器的课题，在做的过程中也遇到很多困难。在硬件设计模块，参考了课本上的相关例题以及查阅相关资料，发现关于此次课程设计的所有课题的硬件原理图都有很大的共同之处，都是利用8086芯片经过地址锁存器，再通过译码器，最后利用8255A或者更多芯片（如8253等）进行设计在软件设计模块，数码管显示和键盘扫描程序参考了书上的相关例题，也查阅了很多资料，发现原理都差不

16、多，并且对此次课程设计有了较为清晰的思路。前一周基本上都在写程序，期间一直没有进行仿真。在写好所有的程序时，才开始汇编，发现有很多语法错误，这是必然的，毕竟10多页的程序，肯定会有疏忽的地方。但没有想到的是，在proteus里与硬件原理图配合进行仿真时，遇到了大麻烦。程序丝毫不起作用，按键没反应，数码管也不亮，深受打击。最后，不得不进行分部仿真。首先，进行数码管显示的仿真。改编了一段直接赋值送到数码管显示的程序，结果还有错，并且花费了很长时间才搞定。主要问题是，四位数码管采用一位静态显示时没错，当进行动态多位（比如4位）显示时，倘若4位数值一样，则显示正确，只要数值不全一样就不能正确显示，各个

17、数码管中的一个或多个二极管总是不亮（实际上应该亮的），也就是数值显示的不完整，当调低频率后，数码管一个接一个单独动态显示时则正确，数值显示得很完整，并且我们发现，在数码管显示的切换瞬间，上述所说的应该亮但没亮的二极管比其它二极管先熄灭。这个花费了我们很长时间才解决。其次，再进行键盘扫描的仿真，这也是我们组所遇到的主要两大困难的另一个。键盘扫描程序参考了课本上的例题，对键盘扫描原理也理解的很透彻，为了适用于我们组所画的原理图，我们进行了改动，而且改动时特别注意与课本上原理图的区别，键盘扫描原理都是一样的。但是，在仿真时，按键没有丝毫反应，在检查、思考很多遍后任然没有找到出错之处。然后，又查阅了很多相关资料，发现原理都一样，然后又仔细检查，才发现8255A芯片的片选信号始终无效（即始终为高电平），这才找到出错之处。最后，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。在所有基本功能都实现后