8086计算器仿真

1、实验报告一、设计任务：利用微机原理所学的8086微处理器相关知识为核心，利用Proteus仿真软件，设计一个关于计算器的仿真电路并编写汇编代码。根据8086的结构和其寻址方式、输入输出、I/O口读写等技术，使用汇编语言的基本语法、伪指令，结合Proteus软件SAMPLED8086DemoBoard示例的理解分析，白行设计。二、需求分析：(1) 用8086作为核心处理器；(2) 用8255芯片连接主机与外设；(3) 用74273锁存器对数据进行锁存；(4) 用数码管显示器来显示输入的数字以及输出的结果；(5) 由于需要输入数字及运算符所以要用到键盘；(6) 用蜂鸣器在按下按键的同时发出声响；(

2、7) 连接整个电路要用到导线以及总线将相应的引脚相连接。1. 三、总体方案(选择与论证)方案的选择：基于技术成熟的Proteus软件，以Proteus软件SAMPLE8086DemoBoard示例为蓝本并充分分析理解，在此基础上提出白己的设计方案。将例子中电路结构优化精简，舍弃不必要的芯片，并用汇编来实现全部功能。即计算器能够进行4位数的加、减、乘、除运算。在此基础上，为使设计的计算器更具有实用性，我们通过循环调用的方式加入了对籍运算的功能。与此同时，为优化人机界面，使计算器更为美观和实用，我们加入软件白带的封装好的矩阵键盘和蜂鸣器。这就使得整个设计更加紧凑。蜂鸣器实现了每按下一次按键就发出一

3、次声响的功能以使按键检测更加直观，实际的计算器无差别。此计算器拥有计数的功能，分白动计数和手动计数两种。白动计数即为一个简单的计时器，用户可按需要定时，当到预定时间时，计算器会发声音提示用户。手动计数有加1和减1两种，当用户需要计数某些场合中尤为适用。2. 方案的论证：8086通过74273锁存器与8255A相连，使8086能够读外部数据和给外部芯片写数据。8255A的A口设置为输出，B口和C口设置为输入，将8255A分别和4*5矩阵、数码管、蜂鸣器相连接。8086不断循环扫描键盘使键盘输入的数据能够读入8086,同时，8086通过8255A,将数据输入给数码管把相应的值显示出来，将高电平送到

4、蜂鸣器的正极输入端使其发出预定的声音。本方案在设计上无错误，应用界面友好的Proteus软件来设计在理论可实现。在大一时学习了C语言，对于程序设计有一定的基础。本学期还学习了汇编程序设计，结合C语言，对汇编程序的设计有一定的经验。此外，小组中有3人曾参加工院的本科生科技创新项目，对单片机的编程熟练，并有一定的工程实践经验。本小组成员团结性强，学习能力好。能够相互协调克服困难。本实验应用的软件技术成熟，在网上有很多成熟的设计可供借图1penopg。a|t|siiyiB叵口回口Pt3。图2四、硬件设计整个设计如图所示，8086通过地址总线与74273相连实现数据锁存的功能，再通过8255A与外设接

5、口相连接，通过其A、B、C口实现对其它设备进行控制。这些设备包括：输入键盘，蜂鸣器，4位数码管，籍运算按钮，计数按钮。五、软件设计本实验的程序部分，其流程图如下:六、具体代码实现由于代码较多，因此放在最后的附录七、调试与测试第一步：对实现基本加、减、乘、除运算的测试。分别进行四种基本运算：1. 计算25+37的结果依次按下2、5、+、3、7、=，在显示器上显示出结果：63加法运算正确。2. 计算27-9的结果依次按下2、7、-、9、=，在显示器上显示出结果：18。减法运算正确。3. 计算15*2的结果依次按下1、5、*、2、=，在显示器上显示出结果：30。乘法运算正确。4. 计算56/8的结果

6、依次按下5、6、/、8、=，在显示器上显示出结果：7。除法运算正确。第二步：对实现每按一次按键蜂鸣器发一次预定声音功能的测试。执行后，按下按键蜂鸣器出声则此功能可以正常实现。第三步：对实现籍运算的功能进行测试计算83的结果依次按下8、人、3,在显示器上显示出结果：524。帚运算正确第四步：对计数功能进行测试使整个电路开始工作，按下白动计数开始的按钮，计数开始，到8结束，蜂鸣器发声提示时间到。此功能执行成功。第五步：手动计数加1和减1的功能测试按下手动加1按钮，数码管上显示的值加1,按下手动减1按钮,数码管上显示的值减1。功能执行正常。1. 八、关键技术本实验利用子程序思想将整个程序模块化，使得

7、程序清晰明了，并且调用方便，移植性好，升级简单；运用矩阵键盘扫描和键值比较确保每一个键都能够被8086及时检测到并正确识别；用大循环将整个程序反复执行，保证程序按设计执行，不会出现跑飞的情况；正确设置8255AX作方式，是8086读取键盘值和送数至数码管高效正确执行。九、实际完成功能通过硬件电路的搭接和汇编程序的设计，我们设计出的计算器可以正确的完成以下功能：对加、减、乘、除的基本运算。通过键盘输入并显示要计算的数字和执行的运算，通过数码显示器显示计算结果；实现每次按下按钮时蜂鸣器都能发出声响。表明已有按键按下，可以根据声响的次数来判断输入数字的个数和是否误输的情况，有效避免和降低了用户错误的

8、发生；实现求籍运算的功能。通过键盘输入底数和籍次，由数码显示器显示计算结果，在简单计算器的基础上，实现了更高级的运算，实用性增强；实现从计数的功能，并有白动计数、手动加1计数和手动减1计数功能可供选择。按下白动计数键，电路便开始实现计数的功能并由数码显示器显示，计数到预定值时停止并提示用户。十、总结（任务分工等）通过小组人员的共同努力，我们顺利实现了计算器的预计全部功能，并在此基础上增加了一些实用的功能。我们小组的任务分工如下：在本次的实验中，使我们熟练地掌握了Proteus软件的运用，对课本的知识理解更加深刻。学会了运用所学的知识来解决实际的问题，积累了一些动手实践的经验。在上课时学习的都是

9、基本的程序设计，没有什么子程序，程序短而且简单，分析起来不困难。而在本实验中，要求设计的是一个完整的系统，这就要求我们从系统出发，把视野放在整体上，力求各个子模块之间的相互协调和配合，共同组成完整可行的系统。本次实验一改以往做实验的风格，通过一个大的综合实验和小组结对的方式，给学员更多的白由发挥空间，使学员的许多方面得到了锻炼。在一个系统中，不是通过各个子模块的简单堆积就能够实现整体的功能，而是各个模块相互协调，发挥各白的功能，才能完美实现所需要的功能。因此，本实验其实难度更大，也更有实际意义。其实际意义早已超越了实验本身。通过一个综合实验，我们更加充分的理解了课本的程序语句，不仅知道各条语句

10、之间的相同点，也理解了在不同条件下它们的不同作用。本实验在做的过程中，我们从一个更高的层次对课本的知识进行了一遍详细的梳理。这次实验，不管是对于课本的学习，还是今后参加工作或者参加电子设计，都有很大的意义。十一、附录实验程序源码DATASEGMENTXDB?,;存放数据的每一位X1DW?;存放第一个数据值X2DW?;存放第一个数据值YDW?;存放运算结果SDB?;存放运算符号值EDB?;按下等号键标记CCDB?;存放运算数据位数HDB0;存放按键行号LDB0;存放按键列号SJISZHIDB?;存放计数值的变量DISCODEDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7F

11、H,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H；段码表DATAENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVMOVMOVSJISZHI,0MOV口输出,ch输出OUTMOVx的高位KKK:CALLJMPAX,DATADS,AXAL,90H;设置为A口输入，B46H,ALDI,OFFSETX+3;DI指向KEY;扫描按键KKK;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KEYPROCCHECK:CALLDISP;等待按键按下的同时进行显示MOVAL,0F0H;所有行输出低电平OUT44H,ALINAL,40HCMP

12、AL,0FFH;读列值JZCHECK;若都为高电平则无键按下，等待MOVCX,50LOOP$;延时消抖INAL,DX;重读列值CMPAL,0FFHJZCHECK;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,0FEH;扫描法读键值：从第一行开始测试，即PC0输出低电平NEXT:MOVAL,BHOUT44H,ALNEXTH:INAL,40H;读列值,有键按下TESTAL,BL；从第一列开始判断JZWAIT0ROLBL,1CMPBL,20H；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;每判断列，列号加1JMPNE

13、XTH;再对下一列进行判断NEXTL:MOVH,0MOVBL,01HROLBH,1;对下一行测试，让下一个PC口输出低电平CMPBH,0EFHJZEXITINCLJMPNEXTWAIT0:INAL,40H;若有键按下，1则冬键松开后再计算键值CMPAL,0FFHJNZWAIT0MOVCX,50LOOP$;延时消抖INAL,40HCMPAL,0FFHJNZWAIT0CALLKEYVALUE;调计算键值子程序EXIT:RETKEYENDP；以下为计算键值子程序，通过行列号计算键值（键值=列号*5+行号）；键值存放在DL寄存器中KEYVALUEPROCPUSHAXMOVAL,0FFHOUT42H,A

14、LCALLDELAYCALLDELAYCALLDELAYMOVAL,00HOUT42H,ALPOPAXMOVDL,LMOVDH,HMOVAL,5MULDL；列号乘5MOVDL,ALADDDL,DHCMPDL,0JZQICMPDL,1JZBACMPDL,2JZJIUCMPDL,5JZSHCMPDL,6JZWUCMPDL,7JZLIUSH:CMPDL,9JZJISHU_CALL;自动计数CMPDL,10JZYICMPDL,11JZERCMPDL,12JZSANCMPDL,14JZSJI_CALL;手动加1CMPDL,15JZCLR_CALL;按下的是清除键CMPDL,16JZLINCMPDL,17

15、JZOUTP_CALL;按下的是等于键CMPDL,19JZSJIJ_CALL;手动减1JMPCONT_CALLMOVDL,4CALLNUMBERJMPEXIT1WU:MOVDL,5CALLNUMBERJMPEXIT1LIU:MOVDL,6CALLNUMBERJMPEXIT1QI:MOVDL,7CALLNUMBERJMPEXIT1BA:MOVDL,8CALLNUMBERJMPEXIT1JIU:MOVDL,9CALLNUMBERJMPEXIT1YI:MOVDL,1CALLNUMBERJMPEXIT1ER:MOVDL,2CALLNUMBERJMPEXIT1SAN:MOVDL,3JMPLIN:MOVD

16、L,0CALLNUMBEREXIT1JMPCALLNUMBEREXIT1CLRCALL:CALLCLEAR;调清除键处理子程JMPEXIT1JISHUCALLCALLZJIS;调用白动计数子程序JMPEXIT1SJIJCALLDECSJISZHI;调用减1计数字程序CALLSJISJICALL:INCJISZHICALLSJI;调用手动计数子程序JMPEXIT1NUMCALL:CALLNUMBER;调数字键处理子程JMPEXIT1CONTCALL: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JMPOUTP_CALL:CALL序JMPEXIT

17、1:RETKEYVALUEENDP；以下为清除键处理子程序,CLEARPROCMOVMOVMOVMOVCALLRETCLEARENDP;以下为等号键处理子程序，EXIT1OUTP;调等号键处理子程EXIT1按下清除键后，X变量全部清0X3,0X2,0X1,0X0,0BITP数值计算出来存入X2变量OUTPPROCPUSHPUSHPUSHINCCALL序，计算第二个运算数据CMPJZ用加法子程序CMPJZ减法子程序CMPJZ用乘法子程序CMPJZ调用除法子程序CMP;并根据运算符号，调用相应的运算子程序AXDXBXECOUNT;调运算键处理子程S,18ADD_CALL;运算符为加号，则调S,13

18、SUB_CALL;运算符为减号，则调用S,8MUL_CALL;运算符为乘号，则调S,3DIV_CALL;运算符为除号，贝US,4JZCFCALLADDPSTORE1SUBPSTORE1MULPSTORE1CFPSTORE1DIVPSTORE1ADD_CALL:CALLJMPSUB_CALL:CALLJMPMUL_CALL:CALLJMPCF_CALL:CALLJMPDIV_CALL:CALLJMPSTORE1:MOV程序返回的运算结果，按位分解,MOVMOVDIVMOVMOVAX,Y；以下程序将各运算子送入X变量DX,0BX,1000BXX0,ALAX,DXMOVBL,100DIVBLMOVX

19、1,ALMOVAL,AHMOVAH,0MOVBL,10DIVBLMOVX2,ALMOVX3,AHPOPBXPOPDXPOPAXRETOUTPENDP；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X1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；将运算符的值存入S变量COUNTPROCPUSHAXPUSHDXMOVDX,0CALLBITP;测试X中的数据是多少位CMPCC,4;输入的数据是4位数？JZC4CMPCC,3;输入的数据是3位数？JZC3CMPCC,2;输入的数据是2位数？JZC2JMPC1;输入的数据是1位数？C4:MOVAX,0MOVAL,X0MOV

20、BX,1000MULBXMOVDX,AXC3:MOVAL,X1MOVBL,100MULBLADDDX,AXC2:MOVAL,X2MOVBL,10MULBLADDDX,AXC1: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:MOVX1,DX，按下的正算小Jp,则将第一个运算数据的值存X1变量MOVX3,0;清空X变量MOVX2,0MOVX1,0MOVX0,0EXIT3: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

21、变量中，并由CC记录数据的位数NUMBERPROCE,1CMPJNZCONTINUEMOVE,0CALLCLEARCONTINUE:CMPCC,0;目前数据为0位，即没有数据，则转到SSSJZSSS;若已有数据，以下程序将X左移8位;例如：先输入“T,当再输入2时,PUSHPUSHMOVMOVMOVMOVMOVLL:SHLRCLLOOPMOVMOVMOVMOVPOPPOPSSS:MOV放到X的最低位INCCMPJNG;先要将“T从个位移到十位，然后再将“2”存放到个位AXDXAL,X3AH,X2DL,X1DH,X0CX,8AX,1DX,1LLX3,ALX2,AHX1,DLX0,DHDXAXDI

22、,DL;将当前键入的数据存CC;数据位数加1CC,4;判断数据位数EXIT2MOVCC,0;如果数据超过4位,重新从最低位开始存放MOVX2,0MOVX1,0MOVX0,0EXIT2:CALLDISP;调显示子程序，显示输入的数据RETNUMBERENDP；加法子程序ADDPPROCPUSHAXMOVAX,X1ADDAX,X2MOVY,AXPOPAXRETADDPENDP减法子程序SUBPPROCPUSHAXSUBAX,X2MOVY,AXAXPOPRETSUBPENDP；乘法子程序MULPPROCPUSHAXPUSHDXMOVAX,X1MOVDX,X2MULDXMOVY,AXPOPDXPOPA

23、XRETMULPENDP;除法子程序DIVPPROCPUSHAXPUSHDXMOVDX,0MOVAX,X1MOVBX,X2DIVBXMOVY,AXPOPDXPOPBXPOPAXRETDIVPENDP；乘方子程序DXCFPPROCPUSHAXPUSHDXPUSHCXMOVAX,X1MOVDX,X1MOVCX,X2DECCXLP:MULMOVY,AXMOVDX,X1LOOPLPCXDXAX将X中的数值按位显示出来BXAXBH,0SI,DISCODEPOPPOPPOPRETCFPENDP；显示子程序DISPPROCPUSHPUSHMOVLEACALLCMPJZCMPJZCMPJZBITP;测试X位数

24、CC,4QIANCC,3BAICC,2SHICMPJMPCC,1GQIAN:MOVAH,11100000B位开始显示MOVAL,AHOUT44H,ALMOVBL,X0MOVAL,SI+BXOUT42H,ALCALLDELYMOVAL,0OUT42H,ALBAI:MOVAH,11010000B位开始显示MOVAL,AHOUT44H,ALMOVBL,X1MOVAL,SI+BXOUT42H,AL；从第4；从第3CALLDELYMOVAL,0OUT42H,ALSHI:MOVAH,10110000B位开始显示MOVAL,AHOUT44H,ALMOVBL,X2MOVAL,SI+BXOUT42H,ALCAL

25、LDELYMOVAL,0OUT42H,ALG:MOVAH,01110000B位开始显示MOVAL,AHOUT44H,ALMOVBL,X3MOVAL,SI+BXOUT42H,AL；从第2；从第1DELYEXIT4AXBXX0,0;如果X0不为0,则数FOURBITX1,0;如果X1不为0,则数THREEBITX2,0;如果X2不为0,则数TOWBITX3,0;如果X3不为0,则数CALLJMPEXIT4:POPPOPRETDISPENDP；分析数据位数子程序BITPPROCCMP据为4位数JNZCMP据为3位数JNZCMP据为2位数JNZCMP据为1位数ONEBITZER0BIT;否则，没有数据CC,4EXIT5CC,3EXIT5CC,2EXIT5CC,1EXIT5CC,0JNZJMPFOURBIT:MOVJMPTHREEBIT:MOVJMPTOWBIT:MOVJMPONEBIT:MOVJMPZER0BIT:MOVEXIT5:RETBITPENDP；延时子程序DELYPROCPUSHMOVLOOPPOPRETCXCX,100$CXDELYENDP;长延时子程序DELAYPROCPUSHCXMOVCX,60000LOOP$POPCXRETDELAYENDP；手动计数子程序SJIPROCPUSHDXPUSHBXPUSHCXPUSHAXCALLCLEA