微机原理模拟计算器设计课程设计

金陵科我学院

锦程强计总务零

课程名称微机原理及应用

院部名称机电工程学院

专业电气工程及其自动化

班级

指导教师—一

金陵科技学院教务处制

摘要

学了微型计算机原理与应用课程之后，为了巩固和检测所学知识，我选择基于

8088CPUH勺模拟计算器设计。要完毕设计首先需要构建简朴H勺微型计算机应用系统，另

一方面是确定构成各部件的芯片，然后画原理图并且用仿真软件仿真。仿真对的后再

连接硬件电路，电路连接完毕后进行调试。设计过程中我们用到了8088CPU、可编程计

时器8253、可编程并行输入/输出芯片8255A、74LS138、2*8矩阵式键盘、六位七段

LED数码管。原理图设计完毕之后用PROTUES仿真软件对原理图进行了仿真得到了预期

的成果。我们的模拟计算器能实现5位十进制数以内的及减法运算和2位十进制数以

内的乘除法运算。

关键词：模拟计算器,8088CPU,PROTUES,8255A

目录

一、概述............................................................4

二、硬件电路........................................................4

2.1、CPU控制模块....................................................4

2.2、键盘输入模块....................................................6

2.3、可编程并行通信接口芯片8255A......................................................................7

2.4、可编程计数器/定期器...........................................8

2.5、总原理图........................................................9

三、软件设计框图......................................................10

四、源程序............................................................11

五、调试过程..........................................................26

六、课程设计体会......................................................26

七、参照文献..........................................................27

模拟计算器设计

一、概述

设计思绪：首先运用程仔不停扫描键盘是入是有输入，假如没有就一直扫描,

假如有就停止扫描，完毕输入，运用汇编的程序查对输入键H勺数值，通过调用子程

序实现5位十进制数以内日勺及减法运算和2位十进制数以内的乘除法运算。运算完

毕后将运算的成果储存并显示到LED显示屏上。

二、硬件电路设计

硬件电路键盘输入及LED数码管通过8255A接口与系统总线连接，键盘口勺16个

按键构成8*2矩阵，其中8根矩阵线作为8255A日勺输出线与PB7〜PBO连接，2根

矩阵线作为8255A的）输入线与PC7、PC6连接。键盘采用逐次扫描原理，16个按键

中。〜9座位数字健，+、-、*、/、二作为加、减、乘、除和等号功能键，C为清零

键U

1、CPU控制模块

GNF—1U40—烟V5)

A”239

16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为AD338辰4,

An437A与，

Au一536一5

4.77MHz,地址总线为20位，可使用1MB内存。8088A”——635一反£,

A,一734一醺巴OH）

A*833MliMX

内部数据总线都是16位，外部数据总线是8位。ADr一932-RD

AD.1031

OAOO

°AD11ouoo30HlftAiRQOTj)

AIX——J29—WL^K)

AD)1328而10(&)

^Tah-O-11427DT正J

AE\—IS26一曲d）

y

AU—ie25一A^.QS.)

NNU——1724—DrrAiQs,)

INT一

1323TiST

R

CLK1922R2ADY

GND—2021-RISZT

图1-1.8284时钟发生器图1-2.8C88CPU

公用信号引脚

名称功能引脚号类型

AD|5〜AD()地址/数据总线（分时复用）2〜16,39双向，三态

A|“S6~A|6/S3地址/状态总线（分时复用）35-38输出，三态

数据总线高8位允许/状态34输出

BHE/S7(SSO)

MN/MX最小/最大方式控制33输入

RD读控制32输出

TEST测试信号23输入

READY存储器或I/O准备好信号22输入

RESET系统复位21输入

输入

NMI不可屏蔽中断请求17

（上升沿触发）

INTR可屏蔽中断请求18输入

CLK系统时钟19输入

VCC+5V电源40输入

GND接地1,20输入

最小工作方式信号引脚

名称功能引脚号类型

HOLD总线保持请求信号31输入

HLDA总线保持响应信号30输出

WR写信号29输出，三态

M/IO(M/IO)存储器/I0控制28输出，三态

DT/R数据发送/接受27输出，三态

DEN数据允许26输出，三态

ALE地址锁存允许25输出

INTA中断响应24输出

2、键盘输入模块

键盘是常用信息输入元件，其实键盘也是由一种个按钮构成，假如是独立按钮的话必

须要需要一种I/O口对它进行检测，而键盘往往这需要键盘按钮数二分之一的I/O口数对

它进行检测，也许对一种比较简朴的系统I/O口数一般不是问题，但对于一种大型、复杂

U勺系统来说I/O资源就显得非常宝贵了，尽量减少I/O使用是非常利于减少成本，此外首

先键盘比用独立按键要美观。我们设计时使用的是8*2行列式键盘，如图2-1所示。

图中有8行2列，8根行线与PA口相连,2根列线与PC口的PC6、PC7相连。PA、PB

口要么所有输入或输出。PC口可以进行输入和输出。按键设置在行、类交点处（数字或字

符为其键号），行、列线分别连接到按键开关的两端。当列线通过上拉电阻接+5V时，就被

钳位在高电平状态。键盘中有无按键按卜是由行线送入全扫描字、列线读入行线状态来判

断。这就是：给航线所有I/O线均置成低电平，然后读入列线电平状态。如国有按键盘卜,

总会有一根列线电平被拉至低电平，从而使列线输入不全为1。

图2-1键盘电路图2-2数码管电路

3、可编程并行通信接口芯片8255A

（1）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,对应信号线

是PA7〜PAO、PB7〜PB。、PC7〜PCO。端口都是8位，都可以作为输入或输出。一股将端口

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

W

和端口B的状态和控制信息的传送端口。-EA4

140

PA2IUPA5

鼠239

PA6

338

（2）A组和B组控制部件PAO:IPA7

437

一536

cs_RESET

吧635

端口A和端口C的高4位（PC7〜PC4）构成A组；由A组控CO

734—

AlI

J2L

833

D2

制部件实现控制功能。瑞口B和端口C的低4位（PC3〜PCO）构AH932

PC7ID3

1031

PC6F1-D4

118255A3U

成组；由组控制部件实现控制功能。组和组运用各自勺GD5

BBABH1229

D6

PCO11328

巴~D7

1427

vcc

PC2I

空1526

PB7

1625

PB6

PB0&I

1724

PB5

1823

PB2IPB4

一

1922

PB3

2021

控制单元来接受读写控制部件的］命令和CPU通过数据总线(DO〜D7)送来的J控制字，并根据

他们来定义各个端口R勺操作方式。

(3)数据总线缓冲存储器

三态双向8位缓冲器，是8255A与8O86CPU之间H勺数据接口。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完毕读/写控制功能"勺部件。能接受CPUU勺控制命令，并根据控制命令向各个功能

部件发出操作指令。图2-3.8255A芯片图

CS片选信号：由CPU输入，有效时表达该8255A被选中。RD,WR读、写控制信号：由

CPU输入。RD有效表达CPU读8255A,WR有效表达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。

I/O

PA?〜PA。

I/O

PC7〜PC4

I/O

PC3〜PC。

1/0

PB7〜PB°

CS------------J

图2-4.8255A内部构造

定义工作方式控制字:

工作奇式浮鳖鸳1只输岸心式。

100XIX|0IX13r

-「LPC3〜PC。为输入

-l,0*C3〜PC。为输出

标

定端口B输入

志

义

Ch端口B输出

位

端

口

A

为

方

式

u

D7一一

图2-5.8255A工作124

D6—

223WR

D5

方式控制322RD

Ur\A^t

421CS

D3f]

520

D2-一AO

6825319

4、可编程计数器/定期器DICKL2

718

八Anr»w-»A

DO

817

CLKO-OUT2

8253具有3个独立的计数通道，采用减1916

OUTOCLKI

1015

GETOGATEI

计数方式。在门控信号有效时，每输入11114

GND~-OUTl

1213

个计数脉冲，通道作1次计数操作。当计

数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定期。

(1)、8253内部构造

8253芯片有24条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。

1.数据总线缓冲器图2-6、8253芯片图

数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU互换信息的通道。这

是8253与CPU之间的数据接口，它由8位双向三态缓冲寄存器构成，是CPU与8253

之间互换信息的必经之路。

2.读/写控制

读/写控制分别连接系统H勺I0R和I0W,由CPU控制着访问8253H勺内部通道。

接受CPU送入口勺读/写控制信号，并完毕对芯片内部各功能部件的控制功能，因

此，它实际上是8253芯片内部的控制器。A1A0：端口选择信号，由CPU输入。8253

内部有3个独立的通道和一种控制字寄存器，它们构成8253芯片的4个端口，CPU

可对3个通道进行读/写操作3对控制字寄存器进行写操作。这4个端口地址由

最低2位地址码Al>A0来选择。

5、总原理图

-X2X1

F/C

RESEI

RESREADV

ROYCLK

y

ONDVCC工

A14A15ffi;

38圭

边A13A16-

吧

*，

A12A17Jwr

四

一KE

芝

A11A18三

35-

RDA10z

34一

於CSASS$0

A11-

AO19A8MN/MX31-

IK;18A07RD30-

17ADGHOLD5-一

1

IE6ADOHLDA27一

CLKt0UT21

,26一

6A04”

OUUCLK11

25一

!4A03Mg

GATE，GATE]1

24一

3AD2DTXR

}GNDOUT123-

A01DEN

.22

AOOALE21

NMIINTA

INTRTEST

◎1。2

CLKREADY

20

,TONDRESET

图2-7、PROTUES画出日勺总原理图

三、软件设计框图

四、源程序

一、源程序

STACKSEGMENTSTCAK

DB64DUP(?)

STACKENDS

DATASEGMENT

ORG3000H

VARIDBOOH,01H,02H,03H,04H

VAR2DB3FH,3FH,3FH,3FH,3FH,3FH,3PH,3FH,3FH,3FH

VAR3DBOOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH

VAR4DBOOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH,OOH

TABLEDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,

71H

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACK

START:MOVAX,DATA

MOVDS,AX

MOVAL,88H

OUT63H,AL；82255A初始化

MOVBX,OOOOHBX清零

STT:MOVAL,OOH：键盘测试

OUT61H.AL

NEXT:INAL,62H

ANDAL,OCOH

CMPAL,OCOH

JNZKEYABC

CALLDTSP；调用显示程序

JMPSTT

KEYABC:CALLTIME;延时，去抖动

INAL,62H

ANDAL,OCOH

CMPAL,OCOH

JNZKEY

JMPSTT

KEY:MOVAL,OFEH;键盘扫描识别

OUT61H,AL

INAL,62H

TESTAL,80H

JNZKEY_O

CALLKEY8

JMPSTTK

KEY_O:TESTAL,40H

JNZKEY_9

CALLKEYO

JMPSTTK

KEY9:MOVAL,OFDH

OUT61H,AL

INAL,62H

TESTAL,80H

JNZKEY_1

CALLKEY9

JMPSTTK

KEY_1:TESTAL,40H

JNZKEY_A

CALLKEY1

JMPSTTK

KEYA:MOVAL,OFBH

OUT61H,AL

INAL,62H

TESTAL,80H

JNZKEY_2

CALLKEYA

JMPSTTK

KEY_2:TESTAL,40H

JNZKEY_B

CALLKEY2

JMPSTTK

KEYB:MOVAL,0F7H

OUT61H,AL

INAL,62H

TESTAL,80H

JNZKEY_3

CALLKEYB

JMPSTTK

KEY_3:TESTAL,4OH

JNZKEYC

CALLKEY3

JMPSTTK

KEY_C:MOVAL,OEFH

OUT61H,AL

INAL,62H

TESTAL,80H

JNZKEY_4

CALLKEYC

JMPSTTK

KEY4:TESTAL,40H

JNZKEYD

CALLKEY4

JMPSTTK

KEY_D:MOVAL,ODFH

OUT61H,AL

INAL,62H

TESTAL,80H

JNZKEY_5

CALLKEYD

JMPSTTK

KEY5:TESTAL,40H

JNZKEY_D

CALLKEY5

JMPSTTK

KEY_E:MOVAL,OBFH

OUT61H,AL

INAL,62H

TESTAL,80H

JNZKEY_6

CALLKEYE

JMPSTTK

KEY6:TESTAL,4OH

JNZKEY_F

CALLKEY6

JMPSTTK

KEY_F:MOVAL,07FH

OUT6111,AL

INAL,62H

TESTAL,80H

JNZKEY7

CALLKEYF

JMPSTTK

KEY_7:TESTAL,40H

JNZKEY_71

CALLKEY7

JMPSTTK

KEY_71:JMPSTTK

KEY9:CMPBH,OOH；按键9处理子程序

JZKEY9_1;未按过符号键，不清零

CALLCLEAR;已按过符号键，清零

KEY91:CALLLP1；低4位字节前移

MOVAL,6FH;最低字节输入一种数据

MOV[SIH],AL

MOVAL,09H

MOV[DI+4],AL

CALLD1SP;显示

RET;返回

KEY8:CMPBH,OOH；按键8处理子程序

JZKEY81

CALLCLEAR

KEY81:CALLLP1

MOVAL,7FH

MOV[SIM],AL

MOVAL,08H

MOV[DI+4],AL

CALLDISP

RET

KEY7:CMPBH,OOH;按键7处理子程序

JZKEY7_1

CALLCLEAR

KEY71:CALLLP1

MOVAL,07H

MOV[SIH],AL

MOVAL,07H

MOV[DI+4],AL

CALLDISP

RET

KEY6:CMPBH,OOH；按键6处理子程序

JZKEY61

CALLCLEAR

KEY61:CALLLP1

MOVAL,7DH

MOV[SIM],AL

MOVAL,06H

MOV[DI+4],AL

CALLDISP

RET

KEY5:CMPBH,OOH；按键5处理子程序

JZKEY5_1

CALLCLEAR

KEY51:CALLLP1

MOVAL,6DH

MOV[SI+4],AL

MOVAL,05H

MOV[DI+4],AL

CALLDISP

RET

KEY4:CMPBH,OOH；按键4处理子程序

JZKEY4_1

CALLCLEAR

KEY41:CALLLP1

MOVAL,66H

MOV[SI+4],AL

MOVAL,04H

MOV[DI+4],AL

CALLDISP

RET

KEY3:CMPBH,OOH；按键3处理子程序

JZKEY3_1

CALLCLEAR

KEY31:CALLLP1

MOVAL,4FH

MOV[SI+4],AL

MOVAL,03H

MOV[DI+4],AL

CALLDISP

RET

KEY2:CMPBH,OOH；按键2处理子程序

JZKEY2_1

CALLCLEAR

KEY21:CALLLP1

MOVAL,5BH

MOV[SI+4],AL

MOVAL,02H

MOV[DI+4],AL

CALLDISP

RET

KEY1:CMPBH,OOH；按键1处理子程序

JZKEY1_1

CALLCLEAR

KEY11:CALLLP1

MOVAL,06H

MOV[SI+4],AL

MOVAL,O1H

MOV[DI+4],AL

CALLDISP

RET

KEYO:CMPBH,OOH;按键。处理子程序

JZKEYO.1

CALLCLEAR

KEYO1:CALLLP1

MOVAL,3FH

MOV[SI+4],AL

MOVAL,OOH

MOV[DI+4],AL

CALLDISP

RET

KEYA:CMPBH,OOH；按键+号处理子程序

JNZKEYA_1

CALLLP3；保留输入H勺数据

KEYA1:MOVBX,O1O1H；设置符号标志

RET;返回

KEYB:CMPBH,OOH；按键一号处理子程序

JNZKEYB_1

CALLLP3;保留输入日勺数据

KEYB_1:MOVBX,0102II;设置符号标志

RET;返回

KEYC:CMPBH,OOH；按键*号处理子程序

JNZKEYC_1

CALLLP3;保留输入日勺数据

KEYC1:MOVBX,0103H；设置符号标志

RET;返回

KEYD:CMPBH,OOH；按键/号处理子程序

JNZKEYD_1

CALLLP3;保留输入的数据

KEYD_1:MOVBX,010411;设置符号标志

RET;返回

KEYE:MOVBH,01H;按键二号处理子程序

CMPBL