微機原理課程設計--簡易計算器設計

1、<p><b>　　微機原理課程設計</b></p><p>　　課程名稱: 簡易計算器設計</p><p><b>　　班 級： </b></p><p>　　二○一三年 一 月 二 日</p><p><b>　　簡易計算器設計</b></p>

2、<p><b>　　一、設計任務</b></p><p>　　基本任務：用8088設計一個能實現(xiàn)0-9整數(shù)加法運算的計算器，和用2位LED數(shù)碼顯示。鍵盤包括0-9及“+”和“=”12個按鍵。</p><p>　　拓展任務：鍵盤新增加4個按鍵，分別為“C”，“-”，“*”，“/”。能實現(xiàn)簡單的清0操作，減法運算，乘法運算，和除法運算。</p>

3、<p><b>　　二、設計要求</b></p><p>　　1.畫出連接線路圖或功能模塊引腳連接圖。</p><p>　　2.采用8088CPU作主控制器，8255作為并行接口電路實現(xiàn)按鍵的掃描以及數(shù)碼管的顯示。</p><p>　　3.采用2個共陰極型LED，只需顯示0—255范圍內的值。</p><p>

4、;　　三、簡易計算器功能簡介</p><p>　　1.能實現(xiàn)一位的加運算，例如：9+9=18；通過按鍵分別輸入“9”，“+”，“9”，“=”后LED燈上將顯示出“18”。</p><p>　　2.能實現(xiàn)一位的減運算，且不能出現(xiàn)負數(shù)。例如：9-8=1；通過按鍵分別輸入“9”，“-”，“8”，“=”后LED燈上將顯示出“01”。</p><p>　　3.能實現(xiàn)一位的乘法

5、運算，例如：3*5=15；通過按鍵分別輸入“3”，“*”，“5”，“=”后LED燈上將顯示出“15”。</p><p>　　4.能實現(xiàn)一位的除法運算，且只能顯示商整數(shù)的部分；例如：9/3=3；通過按鍵分別輸入“9”，“/”，“3”，“=”后LED燈上將顯示出“03”。</p><p>　　5.能實現(xiàn)清0操作，當按下C時候，LED上顯示“00”。</p><p>　　

6、四、總體方案與設計說明</p><p><b>　　4.1總體方案</b></p><p>　　通過8255A的C口實現(xiàn)開關矩陣鍵盤的接入，通過鍵盤的不斷掃描，如果有按鍵按下，通過查表法，分別將輸入的數(shù)據(jù)讀入到AL并保存在NUM1和NUM2中，將輸入的字符保存在OPER中。將8255A的A端口和B端口分別接上共陰極的LED燈，將輸入的數(shù)據(jù)通過查表法，將七段碼送共陰極的

7、LED燈顯示。當按下“=”時候，通過判斷出OPER中的字符，8088來實現(xiàn)不同的操作，并將結果在LED燈上顯示。當按下“C”時候，將數(shù)據(jù)先清零，同時LED燈上顯示為“00”。</p><p><b>　　4.2設計說明 </b></p><p>　　1.共陰極的LED燈上顯示輸入的數(shù)據(jù)和顯示結果</p><p>　　2.鍵盤實現(xiàn)數(shù)字0~9的輸入

8、，功能鍵分別對應鍵盤上的的“C”，“+”，“-”，“*”，“/”，“=”</p><p>　　3.運算順序，先按下數(shù)字鍵，接著按下功能鍵，再按下數(shù)字鍵，當按下“=”時候，將結果顯示在LED燈上。按下“C”，重新實現(xiàn)運算。</p><p>　　五、硬件電路的設計及描述</p><p><b>　　5.1 硬件電路</b></p>&

9、lt;p>　　鍵盤輸入及LED數(shù)碼管通過8255A接口與系統(tǒng)總線連接，鍵盤的16個按鍵組成4*4矩陣，其中4根矩陣線作為8255A的輸出線與PC3～PC0連接，4根矩陣線作為8255A的輸入線與PC7～PC4連接。鍵盤采用逐次掃描原理，16個按鍵中0～9為數(shù)字健，+、-、*、/、=作為加、減、乘，除、等號功能鍵，C為清零鍵。LED燈通過與8255A的PA口和PB口連接，用于顯示輸入的數(shù)和結果顯示。</p><p

10、>　　5.2可編程并行通信接口芯片8255A工作原理</p><p>　?。?）并行輸入/輸出端口A，B，C</p><p>　　8255A內部包括三個8位的輸入輸出端口，分別是端口A、端口B、端口C，相應信號線是PA7～PA0、PB7～PB0、PC7～PC0。端口都是8位，都可以作為輸入或輸出。通常將端口A和端口B定義為輸入/輸出的數(shù)據(jù)端口，而端口C則既可以作數(shù)據(jù)端口，又可以作為

11、端口A和端口B的狀態(tài)和控制信息的傳送端口。</p><p>　?。?）A組和B組控制部件</p><p>　　端口A和端口C的高4位（PC7～PC4）構成A組；由A組控制部件實現(xiàn)控制功能。 端口B和端口C的低4位（PC3～PC0）構成B組；由B組控制部件實現(xiàn)控制功能。 A組和B組利用各自的控制單元來接收讀寫控制部件的命令和CPU通過數(shù)據(jù)總線（D0～D7）送來的控制字，并根據(jù)他們來定義各個

12、端口的操作方式。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)總線緩沖存儲器</p><p>　　三態(tài)雙向8位緩沖器，是8255A與8086CPU之間的數(shù)據(jù)接口。與I/O操作有關的數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)信息都是通過該緩沖器進行傳送。</p><p>　　(4) 讀/寫控制部件</p><p>　　8255A完成讀/寫控制功能的部件。能接收CPU的控制命令，并根

13、據(jù)控制命令向各個功能部件發(fā)出操作指令。 </p><p>　　CS 片選信號：由CPU輸入，有效時表示該8255A被選中。 RD, WR 讀、寫控制信號：由CPU輸入。RD有效表示CPU讀8255A，WR有效表示CPU寫8255A。RESET 復位信號：由CPU輸入。RESET信號有效，清除8255

14、A中所有控制字寄存器內容，并將各個端口置成輸入方式。</p><p>　　定義工作方式控制字：</p><p>　　工作方式0：8255A中各端口的基本輸入/輸出方式。</p><p>　　本次設計用到PA7～PA0和PB7～PB0都作為輸出端口，PC7～PC0分別作為輸出和輸入端口。因而通過端口383H初始化8255A為88H。</p><p&

15、gt;<b>　　5.3鍵盤模塊設計</b></p><p>　　鍵盤是常用信息輸入元件，其實鍵盤也是由一個個按鈕組成，如果是獨立按鈕的話必須要需要一個I/O口對它進行檢測，而鍵盤往往這需要鍵盤按鈕數(shù)一半的I/O口數(shù)對它進行檢測，也許對一個比較簡單的系統(tǒng)I/O口數(shù)一般不是問題，但對于一個大型、復雜的系統(tǒng)來說I/O資源就顯得非常珍貴了，盡量減少I/O使用是非常利于降低成本，另外一方面鍵盤比用獨

16、立按鍵要美觀。我設計時使用的是4*4行列式鍵盤. </p><p>　　基本工作原理：通過8255A的PC3～PC0的輸出接鍵盤矩陣的行線，同時PC7～PC4輸入接鍵盤矩陣的列線。列線還通過電阻接高電平。當PC3～PC0的輸出全部為低電平時候，從PC7～PC4輸入的開關狀態(tài)全部為高電平時，則無按鍵閉合；否則有按鍵閉合。有按鍵閉合后，在逐行逐列檢測，確定是哪個鍵閉合。確定的方法是：將按鍵的位置按行輸出值和列輸入值進

17、行編碼。其編碼關系對應如下表5-1.將上述定義的對應關系和十六進制的順序，將按鍵的編碼排成數(shù)據(jù)表，放在數(shù)據(jù)區(qū)中。再根據(jù)這種編碼規(guī)則將掃描的鍵盤的行值和列值組合成代碼。將該代碼與數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)表比較，即可確定閉合的按鍵。</p><p>　　表5-1鍵盤編碼及對應關系</p><p>　　5.4 LED燈模塊設計</p><p>　　發(fā)光二極管顯示器（LED）是微型計

18、算機應用系統(tǒng)中常用的輸出裝置，本次采用的為共陰極顯示。先將LED的段碼制成表，然后對應保存到數(shù)據(jù)區(qū)中，通過查表的方法，找到對應的段碼，通過8255A的A口和B口送出顯示。器段碼對應關系如下：</p><p>　　5.5鍵盤及LED的設計電路</p><p>　　5.6硬件電路設計圖</p><p>　　六、軟件的設計與實現(xiàn)</p><p>&

19、lt;b>　　6.1程序流程圖</b></p><p><b>　　6.2程序清單</b></p><p>　　stacksegmentstack'stack'</p><p>　　dw64dup(0)</p><p>　　stackends</p><p

20、>　　datasegment</p><p>　　KEYTAB DB0E7H,0EBH,0DBH,0BBH,0EDH,0DDH,0BDH,0EEH,0DEH,0BEH</p><p>　　DB7EH,7DH,7BH,77H,0B7H,0D7H</p><p>　　SEGPT DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH

21、,6FH</p><p>　　NUM1 DB 0</p><p>　　NUM2 DB 0</p><p>　　OPER DB 0</p><p><b>　　dataends</b></p><p>　　codesegment</p><p>　　mai

22、nproc far</p><p>　　assumess:stack,cs:code,ds:data</p><p><b>　　pushds</b></p><p><b>　　subax,ax</b></p><p><b>　　pushax</b></p&

23、gt;<p>　　movax,data</p><p><b>　　movds,ax</b></p><p>　　MOVDX,383H;初始化8255A</p><p>　　MOVAL,88H</p><p><b>　　OUTDX,AL</b></p>&

24、lt;p>　　LOP1:MOVDX,382H;進行全鍵盤檢測</p><p><b>　　MOVAL,0</b></p><p><b>　　OUTDX,AL</b></p><p>　　MOVDX,382H;判斷是否有鍵按下</p><p><b>　　INA

25、L,DX</b></p><p>　　ANDAL,0F0H</p><p>　　CMPAL,0F0H</p><p><b>　　JELOP1</b></p><p>　　MOVBX,0;數(shù)據(jù)區(qū)的位移量送BX</p><p>　　MOVAH,77H;檢測鍵盤的行的輸

26、出值</p><p>　　LOP2:MOVDX,382H;檢測鍵盤的一行</p><p><b>　　MOVAL,AH</b></p><p><b>　　OUTDX,AL</b></p><p>　　MOVDX,382H</p><p><b>　　

27、INAL,DX</b></p><p>　　ANDAL,0F0H</p><p>　　CMPAL,0F0H</p><p><b>　　JNELOP3</b></p><p>　　RORAH,1;該行無鍵閉合檢測另一行</p><p><b>　　JMP

28、LOP2</b></p><p>　　LOP3:ANDAH,0FH</p><p><b>　　ORAL,AH</b></p><p>　　LOP4:CMPAL,KEYTAB[BX];將閉合的按鍵值轉換為該鍵代表的數(shù)</p><p>　　CMPBX,9;判斷是否為數(shù)字0-9中的數(shù)</

29、p><p><b>　　JLELOP5</b></p><p>　　CMPBX,0EH;判斷是否為“=”號</p><p>　　JEDISP;為“=”則進行顯示結果</p><p>　　CMPBX,0AH;判斷是否為“+”</p><p>　　JELOP6;</p

30、><p>　　CMPBX,0BH;判斷是否為“-”</p><p>　　JELOP6;</p><p>　　CMPBX,0CH;判斷是否為“*”</p><p>　　JELOP6;</p><p>　　CMPBX,0DH;判斷是否為“/”</p><p>　　JE

31、LOP6;</p><p>　　CMP BX,0FH;判斷是否為“C”</p><p>　　JECLEAR;進入清0程序</p><p><b>　　INCBX</b></p><p><b>　　JMPLOP4</b></p><p>

32、　　LOP5:MOVAL,SEGPT[BX];將按鍵值送出來顯示</p><p>　　MOVDX,381H;將按鍵值送8255a的B口顯示</p><p><b>　　OUTDX,AL</b></p><p>　　CMPOPER,0;</p><p>　　JELOP7 ;&

33、lt;/p><p>　　MOVNUM2,BL;保存第二個數(shù)</p><p><b>　　JMPLOP1</b></p><p>　　LOP6:MOVOPER,BL;保存運算符</p><p><b>　　JMPLOP1</b></p><p>　　LOP7:

34、MOVNUM1,BL;保存第一個數(shù)</p><p>　　JMPLOP1;</p><p>　　DISP:MOVCL,OPER;將運算符送入cl中</p><p>　　CMPCL,0AH</p><p>　　JEADD1;進入加法運算程序</p><p>　　CMPCL,0BH<

35、/p><p>　　JESUB1;進入減法運算程序</p><p>　　CMPCL,0CH</p><p>　　JEMUL1;進入乘法運算程序</p><p>　　CMPCL,0DH</p><p>　　JEDIV1;進入除法運算程序</p><p>　　ADD1:MOV

36、AL,NUM1</p><p>　　ADDAL,NUM2;進行兩個數(shù)的加法運算</p><p>　　MOVCH,AL;暫存運算結果</p><p>　　MOVCL,10;準備顯示結果</p><p>　　MOVAH,0;將8位二進制碼擴展成16位二進制碼</p><p>　　DIVCL

37、;</p><p>　　MOVBL,AH;暫存運算后的個位</p><p>　　MOVBH,0;</p><p>　　MOVDX,381H;</p><p>　　MOVAL,SEGPT[BX];</p><p>　　OUTDX,AL;運算的個位的結果送B口顯示</p><

38、p>　　MOVAL,CH;將運算結果送回AL中</p><p>　　MOVAH,0;將8位二進制碼擴展成16位二進制碼</p><p>　　DIVCL;</p><p>　　MOVAH,0;</p><p>　　DIVCL;將運算結果的十位保存在AH中</p><p>　　M

39、OVBL,AH;暫存運算后的十位</p><p>　　MOVBH,0;</p><p>　　MOVDX,380H;</p><p>　　MOVAL,SEGPT[BX];</p><p>　　OUTDX,AL;運算的十位的結果送A口顯示</p><p>　　JMPLOP1;等待清0鍵按

40、下</p><p>　　SUB1: MOVAL,NUM1</p><p>　　ADDAL,NUM2;進行兩個數(shù)的減法運算</p><p>　　MOVCH,AL;暫存運算結果</p><p>　　MOVCL,10;準備顯示結果</p><p>　　MOVAH,0;將8位二進制碼擴展成16位二

41、進制碼</p><p>　　DIVCL;</p><p>　　MOVBL,AH;暫存運算后的個位</p><p>　　MOVBH,0;</p><p>　　MOVDX,381H;</p><p>　　MOVAL,SEGPT[BX];</p><p>　　OUTDX

42、,AL;運算的個位的結果送B口顯示</p><p>　　MOVAL,CH;將運算結果送回AL中</p><p>　　MOVAH,0;將8位二進制碼擴展成16位二進制碼</p><p>　　DIVCL;</p><p>　　MOVAH,0;</p><p>　　DIVCL;將運算

43、結果的十位保存在AH中</p><p>　　MOVBL,AH;暫存運算后的十位</p><p>　　MOVBH,0;</p><p>　　MOVDX,380H;</p><p>　　MOVAL,SEGPT[BX];</p><p>　　OUTDX,AL;運算的十位的結果送A口顯示</p

44、><p>　　JMPLOP1;等待清0鍵按下</p><p>　　MUL1: MOVAL,NUM1 </p><p>　　MULNUM2;進行兩個數(shù)的乘法運算</p><p>　　MOVCH,AL;暫存運算結果</p><p>　　MOVCL,10;準備顯示結果</p><

45、p>　　MOVAH,0;將8位二進制碼擴展成16位二進制碼</p><p>　　DIVCL;</p><p>　　MOVBL,AH;暫存運算后的個位</p><p>　　MOVBH,0;</p><p>　　MOVDX,381H;</p><p>　　MOVAL,SEGPT[BX

46、];</p><p>　　OUTDX,AL;運算的個位的結果送B口顯示</p><p>　　MOVAL,CH;將運算結果送回AL中</p><p>　　MOVAH,0;將8位二進制碼擴展成16位二進制碼</p><p><b>　　DIVCL;</b></p><p>　

47、　MOVAH,0;</p><p>　　DIVCL;將運算結果的十位保存在AH中</p><p>　　MOVBL,AH;暫存運算后的十位</p><p>　　MOVBH,0;</p><p>　　MOVDX,380H;</p><p>　　MOVAL,SEGPT[BX];</

48、p><p>　　OUTDX,AL;運算的十位的結果送A口顯示</p><p>　　JMPLOP1;等待清0鍵按下</p><p>　　DIV1: MOVAL,NUM1</p><p>　　MOV AH,0</p><p>　　DIVNUM2;進行兩個數(shù)的除法運算</p><

49、;p>　　MOVCH,AL;暫存運算結果</p><p>　　MOVCL,10;準備顯示結果</p><p>　　MOVAH,0;將8位二進制碼擴展成16位二進制碼</p><p>　　DIVCL ;</p><p>　　MOVBL,AH;暫存運算后的個位</p><p>　

50、　MOVBH,0;</p><p>　　MOVDX,381H;</p><p>　　MOVAL,SEGPT[BX];</p><p>　　OUTDX,AL;運算的個位的結果送B口顯示</p><p>　　MOVAL,CH;將運算結果送回AL中</p><p>　　MOVAH,0;將8位

51、二進制碼擴展成16位二進制碼</p><p>　　DIVCL;</p><p>　　MOVAH,0;</p><p>　　DIVCL ;將運算結果的十位保存在AH中</p><p>　　MOVBL,AH;暫存運算后的十位</p><p>　　MOVBH,0;</p>

52、<p>　　MOVDX,380H;</p><p>　　MOVAL,SEGPT[BX];</p><p>　　OUTDX,AL;運算的十位的結果送A口顯示</p><p>　　JMPLOP1;等待清0鍵按下</p><p>　　CLEAR:MOVSI,OFFSET NUM1 ;將數(shù)據(jù)1的偏移地址給s

53、i</p><p>　　MOVAL,0;</p><p>　　MOV[SI],AL;將數(shù)據(jù)清0</p><p>　　MOVSI,OFFSET NUM2 ;將數(shù)據(jù)2的偏移地址給</p><p>　　MOVAL,0;</p><p>　　MOV[SI],AL;將數(shù)據(jù)2清0</p>

54、<p>　　MOVSI,OFFSET OPER ;將運算符標志的偏移地址給si</p><p>　　MOVAL,0;</p><p>　　MOV[SI],AL;將運算符清0</p><p>　　MOVDX,380H;將LED燈進行顯示的十位清0</p><p>　　MOVAL,SEGPT[0];</p

55、><p>　　OUTDX,AL;</p><p>　　MOVDX,381H;將LED燈進行顯示的個位清0</p><p>　　MOVAL,SEGPT[0];</p><p>　　OUTDX,AL</p><p>　　JMP LOP1 ;重新進行鍵盤檢測</p><p>&

56、lt;b>　　ret</b></p><p>　　main endp</p><p>　　code ends</p><p>　　end main</p><p>　　七、功能的實現(xiàn)及結果描述</p><p>　　1.進行加運算，通過按鍵分別輸入“8”，“+”，“7”，“=”后LED燈上將顯示

57、出“15”。</p><p>　　2.進行減運算，通過按鍵分別輸入“6”，“-”，“5”，“=”后LED燈上將顯示出“01”。</p><p>　　3.進行乘法運算，通過按鍵分別輸入“3”，“*”，“5”，“=”后LED燈上將顯示出“15”。</p><p>　　4.進行除法運算，通過按鍵分別輸入“9”，“/”，“3”，“=”后LED燈上將顯示出“03”。</

58、p><p>　　5.能實現(xiàn)清0操作，當按下C時候，LED上顯示“00”。</p><p><b>　　八、課程設計體會</b></p><p>　　這次微機課程設計是自由選擇題目，開始的時候，我們選擇了簡易計算器設計的題目，看起來不是很難，但是真正做起來才發(fā)現(xiàn)其困難之處。</p><p>　　本次的課程設計是一個相對而言比較

59、難的設計，因為這次設計不僅僅是課本上知識的整合，還需我們對所學的知識有足夠深得認識。剛開時的時候，感覺思路很清晰。以為做起來很簡單，當真正深入的時候發(fā)現(xiàn)是有不少的問題。我們首先完成了基本任務，最后自己想擴展一下，就加入了減法，乘法和除法的運算。最后只能解決乘法的運算問題。對于減法和除法只考慮最基本的功能。</p><p>　　首先8255A的初始化和8088的接線也是十分簡單，但是等到編成的時候發(fā)現(xiàn)有很多不懂得地

60、方，覺得很容易的算法在編程中很難實現(xiàn)。于是我們開始查看課本和有關的資料，知道了一些編程常用的方法。受益匪淺。而后我們用心編寫這程序。經(jīng)過我們的努力終于完成了相應的要求。</p><p>　　在課程設計中還碰到的一個問題是運算結果怎樣顯示的問題。例如6+5=11時，要顯示兩個“1”，“1”。開始不知道怎樣查表顯示，最后通過參考書籍完成，計算出得值為轉換成BCD數(shù)后分別送偏移量，來查表顯示出來。</p>

61、<p>　　這次課程設計，讓我對8255A和8088有了更進一步的認識，更重要的是培養(yǎng)了我們面對問題、解決問題的能力。從理論知識上我對8088和8255的作用、功能以及初始化更加熟悉，并且有了客觀上的理解。同時對鍵盤的使用和數(shù)碼管顯示問題也完全弄懂了。這次課程設計還是比較成功的。</p><p>　　當然我們還有很多不足之處，比如知識掌握的不夠全面，研究的深度不夠，有問題畏畏縮縮不敢問，程序編寫不會查

62、漏補缺。同時還沒使計算器的功能更加的完善，這說明們我的惰性也很強。這些都是我需要去改進的地方。我們會在以后的學習中多加注意。</p><p><b>　　九、參考文獻</b></p><p>　　[1] 朱定華，微機原理、匯編與接口技術，清華大學出版社，2010</p><p>　　[2] 孟志華，微機原理及應用實驗指導書，武科大信息學院，20