基于某8086与Proteus仿真地44键盘计算器地设计.doc

基于8086与Proteus仿真的4*4键盘计算器的设计一、设计目的本次课程设计的实验目的是通过该实验掌握较复杂程序的设计。能够独立完成用程序对8086、8255控制键盘和LED显示的控制，完成计算器加减法的应用。独立编写程序，明白和掌握程序的原理和实现方式。为以后的设计提供经验。学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以与分析问题解决问题的能力得到全面提高。二、 设计内容设计计算器，要求至少能完成多位数的加减乘除运算。独立完成用程序对8086、8255控制键盘和LED显示的控制，完成计算器加减乘除的应用。三、 设计原理与硬件电路设计的思路是：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，如果有就停止扫描，完成输入，利用汇编的程序核对输入键的数值，通过调用子程序完成数据的储存或者是加减的运算。运算完成后将运算的结果储存并显示到LED显示器上。各局部硬件功能：可编程并行通信接口芯片8255A 8255A内部结构：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，相应信号线是PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0。端口都是8位，都可以作为输入或输出。通常将端口A和端口B定义为输入/输出的数据端口，而端口C如此既可以作数据端口，又可以作为端口A和端口B的状态和控制信息的传送端口。端口A和端口C的高4位PC7PC4构成A组；由A组控制部件实现控制功能。 端口B和端口C的低4位PC3PC0构成B组；由B组控制部件实现控制功能。 A组和B组利用各自的控制单元来接收读写控制部件的命令和CPU通过数据总线D0D7送来的控制字，并根据他们来定义各个端口的操作方式。3. 数据总线缓冲存储器三态双向8位缓冲器，是8255A与8086CPU之间的数据接口。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展传送。4. 读/写控制部件 8255A完成读/写控制功能的部件。能接收CPU的控制命令，并根据控制命令向各个功能部件发出操作指令。CS 片选信号：由CPU输入，有效时表示该8255A被选中。 RD, WR 读、写控制信号：由CPU输入。RD有效表示CPU读8255A，WR有效表示CPU写8255A。RESET 复位信号：由CPU输入。RESET信号有效，去除8255A中所有控制字存放器内容，并将各个端口置成输入方式。定义工作方式控制字：工作方式0：8255A中各端口的根本输入/输出方式。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口对它进展检测，而键盘往往这需要键盘按钮数一半的I/O口数对它进展检测，也许对一个比拟简单的系统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本钱，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?如下图是一个4*4键盘的结构图，它是四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成的键盘。在键盘的行线和列线的每一个交点上，设置一个按键，这样键盘中按键的个数是4*4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单盘与系统中I/O口的利用率。于是将键盘接8255A的PC口，至于为什么选择PC是有原因的，进展键盘扫描一般要求有一局部的I/O口的工作方式是输入，另一局部I/O是输出，具体到4*4键盘如此要求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。4*4键盘结构图五、设计流程图六、实验程序DATA SEGMENT X DB ?,?,?,? ;存放数据的每一位 X1 DW ? ;存放第一个数据值 X2 DW ? ;存放第二个数据值 Y DW ? ;存放运算结果 S DB ? ;存放运算符号值 E DB ? ;按下等号键标记 CC DB ? ;存放运算数据位数 H DB 0 ;存放按键行号 L DB 0 ;存放按键列号 DISCODE DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H ;段码表DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,90H ;设置为A口输入，B口输出,C口输出 OUT 46H,AL MOV DI,OFFSET X+3 ;DI指向X的高位 KKK: CALL KEY ;扫描按键 JMP 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KEY PROC CHECK: CALL DISP ;等待按键按下的同时进展显示 MOV AL,0F0H ;所有行输出低电平 OUT 44H,AL IN AL,40H CMP AL,0FFH ;读列值 JZ CHECK ;假如都为高电平如此无键按下，等待 MOV CX,50 LOOP $ ;延时消抖 IN AL,DX ;重读列值 CMP AL,0FFH JZ CHECK ;无键按下一直等待 MOV H,0 ;有键按下，先把行列号变量清0 MOV L,0 MOV BL,01H MOV BH,0FEH ;扫描法读键值：从第一行开始测试，即PC0输出低电平 NEXT: MOV AL,BH OUT 44H,AL NEXTH: IN AL,40H ;读列值，判断是第几列有键按下 TEST AL,BL ;从第一列开始判断 JZ WAIT0 ROL BL,1 CMP BL,10H ;当前行状态下没有任何列有键按下，如此转为对下一行的测试 JZ NEXTL INC H ;每判断一列，列号加1 JMP NEXTH ;再对下一列进展判断 NEXTL: MOV H,0 MOV BL,01H ROL BH,1 ;对下一行测试，让下一个PC口输出低电平 CMP BH,0EFH JZ EXIT INC L JMP NEXTWAIT0: IN AL,40H ;假如有键按下，如此等该按键松开后再计算键值 CMP AL,0FFH JNZ WAIT0 MOV CX,50 LOOP $ ;延时消抖 IN AL,40H CMP AL,0FFH JNZ WAIT0 CALL KEYVALUE ;调计算键值子程序 EXIT: RET KEY ENDP ;以下为计算键值子程序,通过行列号计算键值键值=列号*4+行号 ;键值存放在DL存放器中 KEYVALUE PROC MOV DL,L MOV DH,H SHL DL,1 SHL DL,1 ;列号乘4 ADD DL,DH CMP DL,9 ;按下的是数字键 JNG NUM_CALL CMP DL,14 JL CONT_CALL ;按下的是运算键 CMP DL,14 JZ OUTP_CALL ;按下的是等于键 CMP DL,15 JZ CLR_CALL ;按下的是去除键 NUM_CALL: CALL NUMBER ;调数字键处理子程序 JMP EXIT1 CONT_CALL: MOV S,DL ;存放运算键的键值 MOV E,0 CALL COUNT ;调运算键处理子程序，计算第一个加数 JMP EXIT1 OUTP_CALL: CALL OUTP ;调等号键处理子程序 JMP EXIT1 CLR_CALL: CALL CLEAR ;调去除键处理子程序 EXIT1: RET KEYVALUE ENDP ;以下为去除键处理子程序，按下去除键后，X变量全部清0 CLEAR PROC MOV X3,0 MOV X2,0 MOV X1,0 MOV X0,0 CALL BITP RET CLEAR ENDP;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 PROC PUSH AX PUSH DX PUSH BX INC E CALL COUNT ;调运算键处理子程序，计算第二个运算数据 CMP S,10 JZ ADD_CALL ;运算符为加号，如此调用加法子程序 CMP S,11 JZ SUB_CALL ;运算符为减号，如此调用减法子程序 CMP S,12 JZ MUL_CALL ;运算符为乘号，如此调用乘法子程序 CMP S,13 CALL DIVP ;运算符为除号，如此调用除法子程序 JMP STORE1 ADD_CALL: CALL ADDP JMP STORE1 SUB_CALL: CALL SUBP JMP STORE1 MUL_CALL: CALL MULP STORE1: MOV AX,Y ;以下程序将各运算子程序返回的运算结果，按位分解，送入X变量 MOV DX,0 MOV BX,1000 DIV BX MOV X0, AL MOV AX,DX MOV BL,100 DIV BL MOV X1,AL MOV AL,AH MOV AH,0 MOV BL,10 DIV BL MOV X2,AL MOV X3,AH POP BX POP DX POP AX RET OUTP ENDP;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 COUNT PROC PUSH AX PUSH BX PUSH DX MOV DX,0 CALL BITP ;测试X中的数据是多少位 CMP CC,4 ;输入的数据是4位数 ？ JZ C4 CMP CC,3 ;输入的数据是3位数 ？ JZ C3 CMP CC,2 ;输入的数据是2位数 ？ JZ C2 JMP C1 ;输入的数据是1位数 ？ C4: MOV AX,0 MOV AL,X0 MOV BX,1000 MUL BX MOV DX,AX C3: MOV AL,X1 MOV BL,100 MUL BL ADD DX,AX C2: MOV AL,X2 MOV BL,10 MUL BL ADD DX,AX C1: MOV AL,X3 MOV AH,0 ADD DX,AX CMP E,1 JNZ X1_S MOV X2,DX ;按下的是等号，如此将第二个运算数据的值存入X2变量 JMP EXIT3 X1_S: MOV X1,DX ;按下的是运算符号，如此将第一个运算数据的值存X1变量 MOV X3,0 ;清空X变量 MOV X2,0 MOV X1,0 MOV X0,0 EXIT3: POP DX POP BX POP AX RET COUNT ENDP;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 NUMBER PROC CMP E,1 JNZ CONTINUE MOV E,0 CALL CLEAR CONTINUE: CMP CC,0 ;目前数据为0位，即没有数据，如此转到SSS JZ SSS;假如已有数据，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 PUSH AX PUSH DX MOV AL,X3 MOV AH,X2 MOV DL,X1 MOV DH,X0 MOV CX,8 LL: SHL AX, 1 RCL DX,1 LOOP LL MOV X3,AL MOV X2,AH MOV X1,DL MOV X0,DH POP DX POP AX SSS: MOV DI,DL ;将当前键入的数据存放到X的最低位 INC CC ;数据位数加1 CMP CC,4 ;判断数据位数 JNG EXIT2 MOV CC,0 ;如果数据超过4位，重新从最低位开始存放 MOV X2,0 MOV X1,0 MOV X0,0 EXIT2: CALL DISP ;调显示子程序，显示输入的数据 RET NUMBER ENDP ;加法子程序 ADDP PROC PUSH AX MOV AX,X1 ADD AX,X2 MOV Y,AX POP AX RET ADDP ENDP;减法子程序 SUBP PROC PUSH AX MOV AX,X1 SUB AX,X2 MOV Y,AX POP AX RET SUBP ENDP;乘法子程序 MULP PROC PUSH AX PUSH DX MOV AX,X1 MOV DX,X2 MUL DX MOV Y,AX POP DX POP AX RET MULP ENDP;除法子程序 DIVP PROC PUSH AX PUSH BX PUSH DX MOV DX,0 MOV AX,X1 MOV BX,X2 DIV BX MOV Y,AX POP DX POP BX POP AX RET DIVP ENDP ;显示子程序 ，将X中的数值按位显示出来 DISP PROC PUSH BX PUSH AX MOV BH,0 LEA SI,DISCODE CALL BITP ;测试X位数 CMP CC,4 JZ QIAN CMP CC,3 JZ BAI CMP CC,2 JZ SHI CMP CC,1 JMP G JMP NONE QIAN: MOV AH,11100000B ;从第4位开始显示 MOV AL,AH OUT 44H,AL MOV BL,X0 MOV AL,SI+BX OUT 42H,AL CALL DELY MOV AL,0 OUT 42H,AL BAI: MOV AH,11010000B ;从第3位开始显示 MOV AL,AH OUT 44H,AL MOV BL,X1 MOV AL,SI+BX OUT 42H,AL CALL DELY MOV AL,0 OUT 42H,AL SHI: MOV AH,10110000B ;从第2位开始显示 MOV AL,AH OUT 44H,AL MOV BL,X2 MOV AL,SI+BX OUT 42H,AL CALL DELY MOV AL,0 OUT 42H,AL G: MOV AH,01110000B ;从第1位开始显示 MOV AL,AH OUT 44H,AL MOV BL,X3 MOV AL,SI+BX OUT 42H,AL CALL DELY JMP EXIT4 NONE: MOV AL,0 ;X中没有数据，不显示 OUT 42H,AL EXIT4: POP AX POP BX RET DISP ENDP;分析数据位数子程序 BITP PROC CMP X0,0 ;如果X0不为0，如此数据为4位数 JNZ FOURBIT CMP X1,0 ;如果X1不为0，如此数据为3位数 JNZ THREEBIT CMP X2,0 ;如果X2不为0，如此数据为2位数 JNZ TOWBIT CMP X3,0 ;如果X3不为0，如此数据为1位数 JNZ ONEBIT JMP ZER0BIT ;否如此，没有数据 FOURBIT: MOV CC,4 JMP EXIT5 THREEBIT: MOV CC,3 JMP EXIT5 TOWBIT: MOV CC,2 JMP EXIT5 ONEBIT: MOV CC,1 JMP EXIT5 ZER0BIT: MOV CC,0 EXIT5: RET BITP ENDP;延时子程序 DELY PROC PUSH CX MOV CX,100 LOOP $ POP CX RET DELY ENDP CODE ENDS END START七、课程设计心得与体会通过本次综合设计，我们组分工负责不同的局部，实现不同的功能，并且将最近所学的内容复习了一遍，对课程内容的理解也有所加深。本次实验的代码大局部来源于网络，但是我们对其中局部代码进展了修改，使其得到了优化。并且认真把代码分析了一遍理解了每一步的设计思路和方法。总的来说我们完成了本次综合设计全部内容。希望以后可以有更多的机会，有更大的平台，提供应我起使我在短短的有限的大学生活中学习更多更有用的知识，收获更多实践性的技巧，可以为将来的工作打下良好的根底，可以为自己以后的未来铺下更好的台阶八、Protuse硬件仿真结构图