8086实现计算器实验报告.docx

1、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

2、，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

3、、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2431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/

4、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/S6A16/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

5、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

6、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8255A8255A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

7、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

8、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、45矩阵

9、按键因为45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45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09之间时输入数据，当键值在1017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 DATA

10、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

11、,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行显示 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 ;若都为高电平则无键按下，等待 MOV CX,50 LOOP $ ;延时消抖 IN

12、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,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 JZ NEXTL INC H ;每判断一列，列号加1 JMP NEXTH

13、;再对下一列进行判断 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 NEXT WAIT0: IN AL,40H ;若有键按下，则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=行号*5+列号） ;键值存放在D

14、L寄存器中 KEYVALUE PROC MOV DL,L MOV DH,H XOR AX,AX MOV AL,5 MUL DL MOV DL,AL ;行号乘5 ADD DL,DH CMP DL,9 ;按下的是数字键 JNG NUM_CALL CMP DL,18 JL CONT_CALL ;按下的是运算键 CMP DL,18 JZ OUTP_CALL ;按下的是等于键 CMP DL,19 JZ CLR_CALL ;按下的是清除键 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 CAL

15、L 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 ;调清除键处理子程序 EXIT1: RET KEYVALUE ENDP;以下为清除键处理子程序，按下清除键后，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 P

16、ROC 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，则调用加法子程序 CMP S,11 JZ SUB_CALL ;运算符为减号，则调用减法子程序 CMP S,12 JZ MUL_CALL ;运算符为乘号，则调用乘法子程序 CMP S,13 JZ DIVP_CALL ;运算符为除号，则调用除法子程序 CMP S,14 JZ PF_CALL ;运算符为求幂，则调用求幂子程序 CMP S,15 JZ JC_CALL ;运算符为阶乘，则调用阶乘子程序 CMP S,1

17、6 CALL QYP ;运算符为求余，则调用求余子程序 ADD_CALL: CALL ADDP JMP STORE1 SUB_CALL: CALL SUBP JMP STORE1 MUL_CALL: CALL MULP JMP STORE1 DIVP_CALL: CALL DIVP JMP STORE1 PF_CALL: CALL PF JMP STORE1 JC_CALL: CALL JCPSTORE1: 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 CMP AX,0 JL CCC MOV DX,0 MOV BX,1000 DIV BX MOV X0, AL

18、 MOV AX,DX JMP DDD CCC: MOV X0,73H MOV AX,Y NEG AX DDD: MOV BL,100 DIV BL MOV CX,Y CMP CX,0 JNL EEE CMP AL,0 JZ FFF EEE: MOV X1,AL JMP GGG FFF: MOV X1,85H GGG: MOV AL,AH MOV AH,0 MOV BL,10 DIV BL MOV CX,Y CMP CX,0 JNL HHH CMP AL,0 JZ III HHH: MOV X2,AL JMP JJJ III: MOV X2,85H JJJ: MOV X3,AH POP BX P

19、OP 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

20、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，则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，则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

21、 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，则转到SSS JZ SSS;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 PUSH AX PUSH DX MOV AL,X3 MOV AH,X2 MOV DL,X1 MOV DH,X0 MOV

22、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 A

23、X,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

24、POP DX POP BX POP AX RET DIVP ENDP;求幂子程序 PF PROC PUSH AX PUSH DX PUSH CX MOV CX,X2 MOV DX,X1 MOV AX,X1 DEC CX LOP: MUL DX MOV DX,X1 LOOP LOP MOV Y,AX POP CX POP DX POP AX RET PF ENDP;阶乘子程序 JCP PROC PUSH AX PUSH BX PUSH CX MOV CX,X1 MOV AX,X1 MOV BX,AX DEC BX DEC CX BEGIN: MUL BX DEC BX LOOP BEGIN MO

25、V Y,AX POP CX POP BX POP AX RET JCP ENDP ;求余子程序 QYP PROC PUSH AX PUSH BX PUSH DX MOV DX,0 MOV AX,X1 MOV BX,X2 DIV BX MOV Y,DX POP DX POP BX POP AX RET QYP 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

26、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,ALSHI: MOV AH,10110000B ;从第2位开始显示 MOV AL,AH OUT

27、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 EXIT4NONE: 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，则数据为4位数 JNZ FO

28、URBIT CMP X1,0 ;如果X1不为0，则数据为3位数 JNZ THREEBIT CMP X2,0 ;如果X2不为0，则数据为2位数 JNZ TOWBIT CMP X3,0 ;如果X3不为0，则数据为1位数 JNZ ONEBIT JMP ZER0BIT ;否则，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

29、 PROC PUSH CX MOV CX,100 LOOP $ POP CX RET DELY ENDP CODE ENDS END START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；