8086实现计算器实验报告.docx
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8086实现计算器实验报告
实验报告
一、题目：
数字计算器的汇编语言实现
二、设计任务：
利用8086微处理器,可编程并行通信接口芯片8255A等相关器件在proteus中设计仿真一个简单数字计算器，利用8086汇编语言编写完成加、减、乘、除、幂运算、阶乘运算、求余运算等功能，能实现键盘十进制运算表达式的输入和显示，按“=”后输出十进制表示的运算结果。
三、需求分析：
（一）根据数据的输入要求对键盘（本实验中用4X5按钮阵来代替键盘）的数据读取及运算符号读取进行定义，根据8255A的相关性质对其进行编程实现，使每一个按钮对应一个十以内的整数或者某一个运算符号。
（二）根据8255A的输出性质，选择输出端口，对其进行编程，8255A为8086微处理器与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。
不用附加外部电路，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。
（三）数据的显示有LED数码管显示，LED数码管有7个字符段和一个小数点段组成，每段对应一个二极管，当二极管点亮时，相应的的字符段点亮，可以进行数据的显示。
四、总体方案
首先利用程序不断扫描所设的按钮键盘是不是有输入，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，从而实现部分十进制数的加、减、乘、除、幂运算、阶乘运算、求最大公约数的运算。
运算完成后根据程序将运算的结果储存到锁存器中并显示到LED显示器上。
五、硬件设计
本次实验需要的元器件有：
8086微处理器、可编程并行通信接口芯片8255A、输入输出锁存器74LS373、LED数码显示管、若干按钮组成的4X5矩阵按键、若干电阻、总线等。
1、8086微处理器
当引脚接高电平时，CPU工作于最小模式。
此时，引脚信号24～31的含义及其功能如下：
（1）IO/M：
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端口之间的数据传送。
（2）WR：
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：
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：
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/S6～A16/S3地址/状态线上的地址信息锁存在地址锁存器中。
（5）DT：
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：
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：
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，请求CPU让出总线控制权。
（8）HLDA：
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。
2、可编程并行通信接口芯片8255A
8255A可为8086微处理器与外部设备之间提供并行输入/
输出的通道。
通过编程可以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。
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。
定义工作方式控制字：
3、LED数码显示管
LED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。
4、4×5矩阵按键
因为4×5矩阵键盘有9个管脚，于是将键盘的行接口接到8255A的PC口，列接口接到8255A的列接口。
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4×5键盘则要求4个I/O口输入，另外4个输出，所以PC口接行。
而PA、PB口要么全部输入或输出，所以PA口接列接口，而所对应的键值=行数*5+列数，我们定义当键值在0~9之间时输入数据，当键值在10~17之间是分别实现加、减、乘、除、幂运算、阶乘、求余、求最大公约数的运算，当键值为18时为等号，键值为19时为清零号。
六、软件设计
（1）键盘输入数据或者符号的流程图
（2）计算器运算流程图
\
（3）源代码
DATASEGMENT
XDB?
?
?
?
;存放数据的每一位
X1DW?
;存放第一个数据值
X2DW?
;存放第二个数据值
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
DISCODEDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;段码表
DATAENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
MOVAL,90H;设置为A口输入，B口输出,C口输出
OUT46H,AL
MOVDI,OFFSETX+3;DI指向X的高位
KKK:
CALLKEY;扫描按键
JMPKKK
;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
KEYPROC
CHECK:
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,AL
INAL,40H
CMPAL,0FFH;读列值
JZCHECK;若都为高电平则无键按下，等待
MOVCX,50
LOOP$;延时消抖
INAL,DX;重读列值
CMPAL,0FFH
JZCHECK;无键按下一直等待
MOVH,0;有键按下，先把行列号变量清0
MOVL,0
MOVBL,01H
MOVBH,0FEH;扫描法读键值：
从第一行开始测试，即PC0输出低电平
NEXT:
MOVAL,BH
OUT44H,AL
NEXTH:
INAL,40H;读列值，判断是第几列有键按下
TESTAL,BL;从第一列开始判断
JZWAIT0
ROLBL,1
CMPBL,20H;当前行状态下没有任何列有键按下，则转为对下一行的测试
JZNEXTL
INCH;每判断一列，列号加1
JMPNEXTH;再对下一列进行判断
NEXTL:
MOVH,0
MOVBL,01H
ROLBH,1;对下一行测试，让下一个PC口输出低电平
CMPBH,0EFH
JZEXIT
INCL
JMPNEXT
WAIT0:
INAL,40H;若有键按下，则等该按键松开后再计算键值
CMPAL,0FFH
JNZWAIT0
MOVCX,50
LOOP$;延时消抖
INAL,40H
CMPAL,0FFH
JNZWAIT0
CALLKEYVALUE;调计算键值子程序
EXIT:
RET
KEYENDP
;以下为计算键值子程序,通过行列号计算键值（键值=行号*5+列号）
;键值存放在DL寄存器中
KEYVALUEPROC
MOVDL,L
MOVDH,H
XORAX,AX
MOVAL,5
MULDL
MOVDL,AL;行号乘5
ADDDL,DH
CMPDL,9;按下的是数字键
JNGNUM_CALL
CMPDL,18
JLCONT_CALL;按下的是运算键
CMPDL,18
JZOUTP_CALL;按下的是等于键
CMPDL,19
JZCLR_CALL;按下的是清除键
NUM_CALL:
CALLNUMBER;调数字键处理子程序
JMPEXIT1
CONT_CALL:
MOVS,DL;存放运算键的键值
MOVE,0
CALLCOUNT;调运算键处理子程序，计算第一个加数
JMPEXIT1
OUTP_CALL:
CALLOUTP;调等号键处理子程序
JMPEXIT1
CLR_CALL:
CALLCLEAR;调清除键处理子程序
EXIT1:
RET
KEYVALUEENDP
;以下为清除键处理子程序，按下清除键后，X变量全部清0
CLEARPROC
MOVX[3],0
MOVX[2],0
MOVX[1],0
MOVX[0],0
CALLBITP
RET
CLEARENDP
;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
OUTPPROC
PUSHAX
PUSHDX
PUSHBX
INCE
CALLCOUNT;调运算键处理子程序，计算第二个运算数据
CMPS,10
JZADD_CALL;运算符为加号，则调用加法子程序
CMPS,11
JZSUB_CALL;运算符为减号，则调用减法子程序
CMPS,12
JZMUL_CALL;运算符为乘号，则调用乘法子程序
CMPS,13
JZDIVP_CALL;运算符为除号，则调用除法子程序
CMPS,14
JZPF_CALL;运算符为求幂，则调用求幂子程序
CMPS,15
JZJC_CALL;运算符为阶乘，则调用阶乘子程序
CMPS,16
CALLQYP;运算符为求余，则调用求余子程序
ADD_CALL:
CALLADDP
JMPSTORE1
SUB_CALL:
CALLSUBP
JMPSTORE1
MUL_CALL:
CALLMULP
JMPSTORE1
DIVP_CALL:
CALLDIVP
JMPSTORE1
PF_CALL:
CALLPF
JMPSTORE1
JC_CALL:
CALLJCP
STORE1:
MOVAX,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
CMPAX,0
JLCCC
MOVDX,0
MOVBX,1000
DIVBX
MOVX[0],AL
MOVAX,DX
JMPDDD
CCC:
MOVX[0],73H
MOVAX,Y
NEGAX
DDD:
MOVBL,100
DIVBL
MOVCX,Y
CMPCX,0
JNLEEE
CMPAL,0
JZFFF
EEE:
MOVX[1],AL
JMPGGG
FFF:
MOVX[1],85H
GGG:
MOVAL,AH
MOVAH,0
MOVBL,10
DIVBL
MOVCX,Y
CMPCX,0
JNLHHH
CMPAL,0
JZIII
HHH:
MOVX[2],AL
JMPJJJ
III:
MOVX[2],85H
JJJ:
MOVX[3],AH
POPBX
POPDX
POPAX
RET
OUTPENDP
;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
COUNTPROC
PUSHAX
PUSHBX
PUSHDX
MOVDX,0
CALLBITP;测试X中的数据是多少位
CMPCC,4;输入的数据是4位数？
JZC4
CMPCC,3;输入的数据是3位数？
JZC3
CMPCC,2;输入的数据是2位数？
JZC2
JMPC1;输入的数据是1位数？
C4:
MOVAX,0
MOVAL,X[0]
MOVBX,1000
MULBX
MOVDX,AX
C3:
MOVAL,X[1]
MOVBL,100
MULBL
ADDDX,AX
C2:
MOVAL,X[2]
MOVBL,10
MULBL
ADDDX,AX
C1:
MOVAL,X[3]
MOVAH,0
ADDDX,AX
CMPE,1
JNZX1_S
MOVX2,DX;按下的是等号，则将第二个运算数据的值存入X2变量
JMPEXIT3
X1_S:
MOVX1,DX;按下的是运算符号，则将第一个运算数据的值存X1变量
MOVX[3],0;清空X变量
MOVX[2],0
MOVX[1],0
MOVX[0],0
EXIT3:
POPDX
POPBX
POPAX
RET
COUNTENDP
;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
NUMBERPROC
CMPE,1
JNZCONTINUE
MOVE,0
CALLCLEAR
CONTINUE:
CMPCC,0;目前数据为0位，即没有数据，则转到SSS
JZSSS
;若已有数据，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
PUSHAX
PUSHDX
MOVAL,X[3]
MOVAH,X[2]
MOVDL,X[1]
MOVDH,X[0]
MOVCX,8
LL:
SHLAX,1
RCLDX,1
LOOPLL
MOVX[3],AL
MOVX[2],AH
MOVX[1],DL
MOVX[0],DH
POPDX
POPAX
SSS:
MOV[DI],DL;将当前键入的数据存放到X的最低位
INCCC;数据位数加1
CMPCC,4;判断数据位数
JNGEXIT2
MOVCC,0;如果数据超过4位，重新从最低位开始存放
MOVX[2],0
MOVX[1],0
MOVX[0],0
EXIT2:
CALLDISP;调显示子程序，显示输入的数据
RET
NUMBERENDP
;加法子程序
ADDPPROC
PUSHAX
MOVAX,X1
ADDAX,X2
MOVY,AX
POPAX
RET
ADDPENDP
;减法子程序
SUBPPROC
PUSHAX
MOVAX,X1
SUBAX,X2
MOVY,AX
POPAX
RET
SUBPENDP
;乘法子程序
MULPPROC
PUSHAX
PUSHDX
MOVAX,X1
MOVDX,X2
MULDX
MOVY,AX
POPDX
POPAX
RET
MULPENDP
;除法子程序
DIVPPROC
PUSHAX
PUSHBX
PUSHDX
MOVDX,0
MOVAX,X1
MOVBX,X2
DIVBX
MOVY,AX
POPDX
POPBX
POPAX
RET
DIVPENDP
;求幂子程序
PFPROC
PUSHAX
PUSHDX
PUSHCX
MOVCX,X2
MOVDX,X1
MOVAX,X1
DECCX
LOP:
MULDX
MOVDX,X1
LOOPLOP
MOVY,AX
POPCX
POPDX
POPAX
RET
PFENDP
;阶乘子程序
JCPPROC
PUSHAX
PUSHBX
PUSHCX
MOVCX,X1
MOVAX,X1
MOVBX,AX
DECBX
DECCX
BEGIN:
MULBX
DECBX
LOOPBEGIN
MOVY,AX
POPCX
POPBX
POPAX
RET
JCPENDP
;求余子程序
QYPPROC
PUSHAX
PUSHBX
PUSHDX
MOVDX,0
MOVAX,X1
MOVBX,X2
DIVBX
MOVY,DX
POPDX
POPBX
POPAX
RET
QYPENDP
;显示子程序，将X中的数值按位显示出来
DISPPROC
PUSHBX
PUSHAX
MOVBH,0
LEASI,DISCODE
CALLBITP;测试X位数
CMPCC,4
JZQIAN
CMPCC,3
JZBAI
CMPCC,2
JZSHI
CMPCC,1
JMPG
JMPNONE
QIAN:
MOVAH,11100000B;从第4位开始显示
MOVAL,AH
OUT44H,AL
MOVBL,X[0]
MOVAL,[SI+BX]
OUT42H,AL
CALLDELY
MOVAL,0
OUT42H,AL
BAI:
MOVAH,11010000B;从第3位开始显示
MOVAL,AH
OUT44H,AL
MOVBL,X[1]
MOVAL,[SI+BX]
OUT42H,AL
CALLDELY
MOVAL,0
OUT42H,AL
SHI:
MOVAH,10110000B;从第2位开始显示
MOVAL,AH
OUT44H,AL
MOVBL,X[2]
MOVAL,[SI+BX]
OUT42H,AL
CALLDELY
MOVAL,0
OUT42H,AL
G:
MOVAH,01110000B;从第1位开始显示
MOVAL,AH
OUT44H,AL
MOVBL,X[3]
MOVAL,[SI+BX]
OUT42H,AL
CALLDELY
JMPEXIT4
NONE:
MOVAL,0;X中没有数据，不显示
OUT42H,AL
EXIT4:
POPAX
POPBX
RET
DISPENDP
;分析数据位数子程序
BITPPROC
CMPX[0],0;如果X[0]不为0，则数据为4位数
JNZFOURBIT
CMPX[1],0;如果X[1]不为0，则数据为3位数
JNZTHREEBIT
CMPX[2],0;如果X[2]不为0，则数据为2位数
JNZTOWBIT
CMPX[3],0;如果X[3]不为0，则数据为1位数
JNZONEBIT
JMPZER0BIT;否则，没有数据
FOURBIT:
MOVCC,4
JMPEXIT5
THREEBIT:
MOVCC,3
JMPEXIT5
TOWBIT:
MOVCC,2
JMPEXIT5
ONEBIT:
MOVCC,1
JMPEXIT5
ZER0BIT:
MOVCC,0
EXIT5:
RET
BITPENDP
;延时子程序
DELYPROC
PUSHCX
MOVCX,100
LOOP$
POPCX
RET
DELYENDP
CODEENDS
ENDSTART
七、调试与测试
（1）任意四位十进制的加法。
输入X1=321;X2=567
（2）任意四位十进制的减法。
输入X1=321;X2=567
（3）任意四位十进制的乘法。
输入X1=21;X2=4
（4）任意四位十进制的除法。
输入X1=39;X2=3
（5）任意有效位十进制的求幂。
输入X1=3;X2=4
（6）任意有效位十进制的阶乘。
输入X1=4;X2=？
（7）任意有效位十进制的求余。
输入X1=9;X2=4
八、关键技术
（1）、通过按键扫描程序，来确定输入的字符类型（数字、运算符、等号、清除），并通过判断语句将输入存入相应的位置；
（2）、一般减法无法将小数减大数的结果正确显示，本设计通过部分关键子程序可以实现负数的显示；
（3）、在完成各项功能时应确保各个子程序模块的协调调用，互不影响；
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