8086計算器仿真

1、實驗報告一、設計任務：利用微機原理所學的 8086 微處理器相關知識為核心，利用Proteus仿真軟件，設計一個關于計算器的仿真電路并編寫匯編代碼。 根據(jù) 8086 的結構和其尋址方式、 輸入輸出、 I/O 口讀寫等技術， 使用 匯編語言的基本語法、偽指令，結合 Proteus軟件SAMPLE防8086 Demo Board示例的理解分析，自行設計。二、需求分析：（ 1）用 8086 作為核心處理器；（2）用 8255 芯片連接主機與外設；（3）用 74273 鎖存器對數(shù)據(jù)進行鎖存；（4）用數(shù)碼管顯示器來顯示輸入的數(shù)字以及輸出的結果；（5）由于需要輸入數(shù)字及運算符所以要用到鍵盤；（6）用蜂鳴器

2、在按下按鍵的同時發(fā)出聲響；（7）連接整個電路要用到導線以及總線將相應的引腳相連接。三、總體方案（選擇與論證）1. 方案的選擇：基于技術成熟的 Proteus軟件，以Proteus軟件SAMPLES 8086Demo Board示例為藍本并充分分析理解，在此基礎上提出自己的設 計方案。將例子中電路結構優(yōu)化精簡，舍棄不必要的芯片，并用匯編 來實現(xiàn)全部功能。即計算器能夠進行 4 位數(shù)的加、減、乘、除運算。在此基礎上，為使設計的計算器更具有實用性，我們通過循環(huán)調(diào)用的方式加入了對冪運算的功能。 與此同時，為優(yōu)化人機界面， 使計算器更為美觀和實用，我們加入軟件自帶的封裝好的矩陣鍵 盤和蜂鳴器。這就使得整個

3、設計更加緊湊。蜂鳴器實現(xiàn)了每按下 一次按鍵就發(fā)出一次聲響的功能以使按鍵檢測更加直觀，實際的 計算器無差別。此計算器擁有計數(shù)的功能，分自動計數(shù)和手動計 數(shù)兩種。自動計數(shù)即為一個簡單的計時器，用戶可按需要定時， 當?shù)筋A定時間時，計算器會發(fā)聲音提示用戶。手動計數(shù)有加 1 和 減 1 兩種，當用戶需要計數(shù)某些場合中尤為適用。2. 方案的論證：8086通過74273鎖存器與8255A相連，使8086能夠讀外部數(shù)據(jù) 和給外部芯片寫數(shù)據(jù)。8255A的A 口設置為輸出，B 口和C 口設置為 輸入，將8255A分別和4*5矩陣、數(shù)碼管、蜂鳴器相連接。8086不 斷循環(huán)掃描鍵盤使鍵盤輸入的數(shù)據(jù)能夠讀入 8086，

4、同時， 8086通過 8255A，將數(shù)據(jù)輸入給數(shù)碼管把相應的值顯示出來，將高電平送到蜂 鳴器的正極輸入端使其發(fā)出預定的聲音。 本方案在設計上無錯誤， 應 用界面友好的 Proteus 軟件來設計在理論可實現(xiàn)。在大一時學習了 C語言，對于程序設計有一定的基礎。本學期還 學習了匯編程序設計，結合C語言，對匯編程序的設計有一定的經(jīng)驗。 此外，小組中有 3 人曾參加工院的本科生科技創(chuàng)新項目， 對單片機的 編程熟練，并有一定的工程實踐經(jīng)驗。本小組成員團結性強，學習能 力好。能夠相互協(xié)調(diào)克服困難。本實驗應用的軟件技術成熟， 在網(wǎng)上有很多成熟的設計可供借鑒。圖1口CP圖2四、硬件設計整個設計如圖所示，808

5、6通過地址總線與74273相連實現(xiàn)數(shù)據(jù) 鎖存的功能，再通過8255A與外設接口相連接，通過其 A、B、C 口 實現(xiàn)對其它設備進行控制。這些設備包括：輸入鍵盤，蜂鳴器，4位數(shù)碼管，幕運算按鈕，計數(shù)按鈕。五、軟件設計本實驗的程序部分，其流程圖如下:開始檢測第二個按鍵清to輸出結果11i結束六、具體代碼實現(xiàn)由于代碼較多，因此放在最后的附錄七、調(diào)試與測試第一步：對實現(xiàn)基本加、減、乘、除運算的測試分別進行四種基本運算：1. 計算 25+37 的結果依次按下 2、5、+、3、7、=，在顯示器上顯示出結果： 63。 加法運算正確。2. 計算 27-9 的結果依次按下 2、7、-、9、 =，在顯示器上顯示出結

6、果： 18。 減法運算正確。3. 計算 15*2 的結果依次按下 1、5、* 、2、=，在顯示器上顯示出結果： 30。 乘法運算正確。4. 計算 568 的結果依次按下 5、6、 8、=，在顯示器上顯示出結果： 7。 除法運算正確。第二步：對實現(xiàn)每按一次按鍵蜂鳴器發(fā)一次預定聲音功能的測試。 執(zhí)行后，按下按鍵蜂鳴器出聲則此功能可以正常實現(xiàn)。第三步：對實現(xiàn)冪運算的功能進行測試計算 83的結果依次按下&人、3,在顯示器上顯示出結果：524。冪運算正確。第四步：對計數(shù)功能進行測試使整個電路開始工作,按下自動計數(shù)開始的按鈕,計數(shù)開始,到8結束，蜂鳴器發(fā)聲提示時間到。 此功能執(zhí)行成功。第五步：手動

7、計數(shù)加 1和減 1的功能測試按下手動加 1 按鈕，數(shù)碼管上顯示的值加 1，按下手動減 1 按鈕，數(shù)碼管上顯示的值減 1。功能執(zhí)行正常。八、關鍵技術1. 本實驗利用子程序思想將整個程序模塊化，使得程序清晰明了，并 且調(diào)用方便，移植性好，升級簡單；2. 運用矩陣鍵盤掃描和鍵值比較確保每一個鍵都能夠被8086 及時檢測到并正確識別；3. 用大循環(huán)將整個程序反復執(zhí)行，保證程序按設計執(zhí)行，不會出現(xiàn)跑 飛的情況；4. 正確設置8255A工作方式，是8086讀取鍵盤值和送數(shù)至數(shù)碼管高 效正確執(zhí)行。九、實際完成功能通過硬件電路的搭接和匯編程序的設計， 我們設計出的計算器可 以正確的完成以下功能：1. 對加、減

8、、乘、除的基本運算。通過鍵盤輸入并顯示要計算 的數(shù)字和執(zhí)行的運算，通過數(shù)碼顯示器顯示計算結果；2. 實現(xiàn)每次按下按鈕時蜂鳴器都能發(fā)出聲響。表明已有按鍵按 下，可以根據(jù)聲響的次數(shù)來判斷輸入數(shù)字的個數(shù)和是否誤輸?shù)那闆r，有效避免和降低了用戶錯誤的發(fā)生；3. 實現(xiàn)求冪運算的功能。通過鍵盤輸入底數(shù)和冪次，由數(shù)碼顯 示器顯示計算結果，在簡單計算器的基礎上，實現(xiàn)了更高級 的運算，實用性增強；4. 實現(xiàn)從計數(shù)的功能， 并有自動計數(shù)、 手動加 1 計數(shù)和手動減 1 計數(shù)功能可供選擇。按下自動計數(shù)鍵，電路便開始實現(xiàn)計數(shù) 的功能并由數(shù)碼顯示器顯示，計數(shù)到預定值時停止并提示用 戶。十、總結（任務分工等）通過小組人員的

9、共同努力， 我們順利實現(xiàn)了計算器的預計全部功 能，并在此基礎上增加了一些實用的功能。 我們小組的任務分工如下：在本次的實驗中，使我們熟練地掌握了 Proteus 軟件的運用，對 課本的知識理解更加深刻。 學會了運用所學的知識來解決實際的問題， 積累了一些動手實踐的經(jīng)驗。在上課時學習的都是基本的程序設計， 沒有什么子程序，程序短而且簡單，分析起來不困難。而在本實驗中， 要求設計的是一個完整的系統(tǒng)， 這就要求我們從系統(tǒng)出發(fā)， 把視野放 在整體上， 力求各個子模塊之間的相互協(xié)調(diào)和配合， 共同組成完整可 行的系統(tǒng)。本次實驗一改以往做實驗的風格， 通過一個大的綜合實驗和小組 結對的方式， 給學員更多的自

10、由發(fā)揮空間， 使學員的許多方面得到了 鍛煉。在一個系統(tǒng)中， 不是通過各個子模塊的簡單堆積就能夠?qū)崿F(xiàn)整 體的功能，而是各個模塊相互協(xié)調(diào)，發(fā)揮各自的功能，才能完美實現(xiàn) 所需要的功能。因此，本實驗其實難度更大，也更有實際意義。其實 際意義早已超越了實驗本身。 通過一個綜合實驗， 我們更加充分的理 解了課本的程序語句， 不僅知道各條語句之間的相同點， 也理解了在 不同條件下它們的不同作用。本實驗在做的過程中， 我們從一個更高的層次對課本的知識進行 了一遍詳細的梳理。這次實驗，不管是對于課本的學習，還是今后參 加工作或者參加電子設計，都有很大的意義。、附錄實驗程序源碼DATA SEGMENTXDB?,?

11、,?,?，;存放數(shù)據(jù)的每一位X1DW?;存放第一個數(shù)據(jù)值X2DW?;存放第二個數(shù)據(jù)值YDW?;存放運算結果SDB?;存放運算符號值EDB?;按下等號鍵標記CCDB?;存放運算數(shù)據(jù)位數(shù)HDB0;存放按鍵行號LDB0;存放按鍵列號SJISZHI DB? ;存放計數(shù)值的變量DISCODE DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71;段碼表DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOVMOVMOV SJISZHI,0MOV口輸出,C 口輸出OUTMOVX的高

12、位KKK: CALLJMPAX,DATADS,AXAL,90H;設置為A 口輸入，B46H,ALDI,OFFSET X+3;DI 指向KEY;掃描按鍵; 以下為按鍵掃描子程序，程序返回后，在變量 H 和 L 中存放當KKK前按鍵的行列號KEYPROCCHECK:CALLDISP; 等待按鍵按下的同時進行顯示MOVAL,0F0H;所有行輸出低電平OUT44H,ALINAL,40HCMPAL,0FFH;讀列值JZCHECK;若都為高電平則無鍵按下，等待MOVCX,50LOOP$;延時消抖INAL,DX;重讀列值CMPAL,0FFHJZCHECK;無鍵按下一直等待MOVH,0;有鍵按下，先把行列號變

13、量清 0MOVL,0MOVBL,01HMOVBH,0FEH;掃描法讀鍵值：從第一行開始測試，即PCO輸出低電平NEXT:MOVAL,BHOUT44H,ALNEXTH: INAL,40H;讀列值，判斷是第幾列有鍵按下JZWAIT0ROLBL,1CMPBL,20H;當前行狀態(tài)下沒有任何列有鍵按下，則轉(zhuǎn)為對下一行的測試JZNEXTLINCH;每判斷一列，列號加 1JMPNEXTH;再對下一列進行判斷NEXTL: MOVH,0MOVBL,01HROLBH,1;對下一行測試，讓下一個PC口輸出低電平CMPBH,0EFHJZEXITINCLJMPNEXTTESTAL,BL;從第一列開始判斷WAIT0:IN

14、AL,40H;若有鍵按下， 則等該按鍵松開后再計算鍵值CMPAL,0FFHJNZWAIT0MOVCX,50LOOP$; 延時消抖INAL,40HCMPAL,0FFHJNZWAIT0CALLKEYVALUE ;調(diào)計算鍵值子程序EXIT: RETKEY ENDP;以下為計算鍵值子程序 ,通過行列號計算鍵值 （鍵值 =列號*5+行號）;鍵值存放在 DL 寄存器中KEYVALUE PROCPUSH AXMOV AL,0FFHOUT 42H,ALCALL DELAYCALL DELAYCALL DELAYMOV AL,00HOUT42H,ALPOP AXMOVDL,LMOVDH,HMOVAL,5MULD

15、L;列號乘 5MOVDL,ALADDDL,DHCMPDL,0JZQICMPDL,1JZBACMPDL,2JZJIUCMPDL,5JZSHCMPDL,6JZWUCMPDL,7JZLIUCMPDL,9JZJISHU_CALL ;自動計數(shù)CMPDL,10JZYICMPDL,11JZERCMPDL,12JZSANCMPDL,14JZSJI_CALL ;手動加 1CMPDL,15JZCLR_CALL ;按下的是清除鍵CMPDL,16JZLINCMPDL,17JZOUTP_CALL ;按下的是等于鍵CMPDL,19JZSJIJ_CALL ;手動減 1JMPCONT_CALLSH:MOVDL,4CALLNU

16、MBERJMPEXIT1WU:MOVDL,5CALLNUMBERJMPEXIT1LIU:MOVDL,6CALLNUMBERJMPEXIT1QI:MOVDL,7CALLNUMBERJMPEXIT1BA:MOVDL,8CALLNUMBERJMPEXIT1JIU:MOVDL,9CALLNUMBERJMPEXIT1YI:MOV DL,1CALL NUMBERJMP EXIT1ER:MOV DL,2CALL NUMBERJMP EXIT1SAN:MOV DL,3CALL NUMBERJMP EXIT1CALL NUMBERJMPEXIT1CLR_CALL: CALLCLEAR;調(diào)清除鍵處理子程JMPEX

17、IT1JISHU_CALL:CALL ZJIS ;調(diào)用自動計數(shù)子程序JMPEXIT1SJIJ_CALLD: EC SJISZHI調(diào)用減1 計數(shù)字程序CALL SJISJI_CALLI:NCSJISZHICALL SJI ;調(diào)用手動計數(shù)子程序JMP EXIT1NUM_CALL: CALLNUMBER;調(diào)數(shù)字鍵處理子程JMPEXIT1CONT_CALL: MOVS,DL;存放運算鍵的鍵值MOVE,0CALLCOUNT;調(diào)運算鍵處理子程序，計算第一個加數(shù)JMPEXIT1JMP EXIT1EXIT1: RETKEYVALUE ENDP;以下為清除鍵處理子程序，按下清除鍵后， X 變量全部清 0CLEA

18、R PROCMOVX3,0MOVX2,0MOVX1,0MOVX0,0CALLBITPRETCLEAR ENDP;以下為等號鍵處理子程序，該子程序負責將第二個運算數(shù)據(jù)的數(shù)值計算出來存入 X2 變量;并根據(jù)運算符號，調(diào)用相應的運算子程序OUTP PROCPUSHAXPUSHDXPUSHBXINCECALLCOUNT;調(diào)運算鍵處理子程序，計算第二個運算數(shù)據(jù)CMPS,18JZADD_CALL;運算符為加號，則調(diào)用加法子程序CMPS,13JZSUB_CALL;運算符為減號，則調(diào)用減法子程序CMPS,8JZMUL_CALL;運算符為乘號，則調(diào)用乘法子程序CMPS,3JZDIV_CALL;運算符為除號，則調(diào)

19、用除法子程序CMPS,4JZCF_CALLADD_CALL: CALLADDPJMPSTORE1SUB_CALL: CALLSUBPJMPSTORE1MUL_CALL: CALLMULPJMPSTORE1CF_CALL: CALLCFPJMPSTORE1DIV_CALL: CALLDIVPJMPSTORE1STORE1: MOV AX,Y;以下程序?qū)⒏鬟\算子程序返回的運算結果，按位分解，送入 X 變量MOVDX,0MOVBX,1000DIVBXMOVX0, ALMOVAX,DXMOVBL,100DIVBLMOVX1,ALMOVAL,AHMOVAH,0MOVBL,10DIVBLMOVX2,ALM

20、OVX3,AHPOPBXPOPDXPOPAXRETOUTP ENDP;以下為運算鍵處理子程序，該程序?qū)⒌谝粋€運算數(shù)據(jù)的數(shù)值計 算出來并存入 X1 變量;或者將第二個運算數(shù)據(jù)的數(shù)值計算出來并存入X2 變量；將運算符的值存入S變量COUNT PROCPUSHAXPUSHBXPUSHDXMOVDX,0CALLBITP;測試 X 中的數(shù)據(jù)是多少位CMPCC,4;輸入的數(shù)據(jù)是4位數(shù)？JZC4CMPCC,3;輸入的數(shù)據(jù)是3位數(shù)？JZC3CMPCC,2;輸入的數(shù)據(jù)是2位數(shù)？JZC2JMPC1;輸入的數(shù)據(jù)是1位數(shù)？C4:MOVAX,0MOVAL,X0MOVBX,1000MULBXMOVDX,AXC3:MOVA

21、L,X1MOVBL,100MULBLADDDX,AXC2: MOVAL,X2MOVBL,10MULBLADDDX,AXC1: MOVAL,X3MOVAH,0ADDDX,AXCMPE,1JNZX1_SMOVX2,DX;按下的是等號，則將第二個運算數(shù)據(jù)的值存入X2變量JMPEXIT3X1_S: MOVX1,DX;按下的是運算符號，則將第一個運算數(shù)據(jù)的值存X1變量MOVX3,0；清空X變量MOVX2,0MOVX1,0MOVX0,0EXIT3: POP DXPOPBXPOPAXRETCOUNT ENDP;以下為數(shù)字鍵處理子程序；該程序，將輸入的數(shù)據(jù)按位存放在 X變量中，并由CC記錄數(shù)據(jù)的位數(shù)NUMBE

22、R PROCCMPE,1JNZCONTINUEMOVE,0CALLCLEARCONTINUE: CMPCC,0; 目前數(shù)據(jù)為 0 位，即沒有數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)到 SSSJZSSS; 若已有數(shù)據(jù)，以下程序?qū)左移8位。;例如：先輸入“ 1”，當再輸入 2 時，; 先要將“ 1”從個位移到十位，然后再將“ 2”存放到個位PUSH AXPUSHDXMOVAL,X3MOVAH,X2MOVDL,X1MOVDH,X0MOVCX,8LL:SHLAX, 1RCLDX,1LOOPLLMOVX3,ALMOVX2,AHMOVX1,DLMOVX0,DHPOPDXPOPAXSSS:MOVDI,DL;將當前鍵入的數(shù)據(jù)存放到 X

23、的最低位INCCC;數(shù)據(jù)位數(shù)加 1CMPCC,4;判斷數(shù)據(jù)位數(shù)JNGEXIT2MOVCC,0;如果數(shù)據(jù)超過 4 位，重新從最低位開始存放MOVMOVMOVEXIT2: CALL 入的數(shù)據(jù)RETNUMBER ENDP;加法子程序ADDP PROCPUSHMOV ADDMOVPOPRETADDP ENDP ;減法子程序SUBP PROC PUSH MOV SUBX2,0X1,0X0,0DISP;調(diào)顯示子程序，顯示輸AXAX,X1AX,X2Y,AXAXAXAX,X1AX,X2MOVY,AXPOPAXRETSUBPENDP;乘法子程序MULPPROCPUSHAXPUSHDXMOVAX,X1MOVDX,

24、X2MULDXMOVY,AXPOPDXPOPAXRETMULPENDP;除法子程序DIVPPROCPUSHAXPUSHBXPUSHDXMOVDX,0AX,X1BX,X2BXY,AXDXBXAXAXDXCXAX,X1DX,X1CX,X2CXDXY,AXDX,X1MOVMOVDIVMOVPOPPOPPOPRETDIVP ENDP ;乘方子程序CFP PROCPUSHPUSHPUSHMOVMOVMOVDECLP:MULMOVMOVLOOPLPCXDXAX將 X 中的數(shù)值按位顯示出來BXAXBH,0SI,DISCODEPOPPOPPOPRETCFP ENDP;顯示子程序DISP PROCPUSHPUS

25、HMOVLEACALLCMPJZCMPJZCMPJZCMPJMPBITP;測試 X 位數(shù)CC,4QIANCC,3BAICC,2SHICC,1GQIAN:MOVAH,11100000B;從第 4位開始顯示MOVAL,AHOUT44H,ALMOVBL,X0MOVAL,SI+BXOUT42H,ALCALLDELYMOVAL,0OUT42H,ALBAI:MOVAH,11010000B;從第 3位開始顯示MOVAL,AHOUT44H,ALMOVBL,X1MOVAL,SI+BXOUT42H,ALCALLDELYMOVAL,0OUT42H,ALSHI: MOVAH,10110000B;從第 2位開始顯示MO

26、VAL,AHOUT44H,ALMOVBL,X2MOVAL,SI+BXOUT42H,ALCALLDELYMOVAL,0OUT42H,ALG: MOV AH,01110000B ;從第 1位開始顯示MOVAL,AHOUT44H,ALMOVBL,X3MOVAL,SI+BXOUT42H,ALCALLDELYJMPEXIT4EXIT4:DISPPOPPOPRETENDPAXBX;分析數(shù)據(jù)位數(shù)子程序BITPPROCCMPX0,0；如果X0不為0,則數(shù)據(jù)為 4 位數(shù)JNZFOURBITCMPX1,0；如果X1不為0,則數(shù)據(jù)為 3 位數(shù)JNZTHREEBITCMPX2,0；如果X2不為0,則數(shù)據(jù)為 2 位數(shù)J

27、NZTOWBITCMPX3,0；如果X3不為0,則數(shù)據(jù)為 1 位數(shù)JNZONEBITJMPZER0BIT;否則,沒有數(shù)據(jù)FOURBIT: MOVCC,4JMPEXIT5THREEBIT: MOVCC,3JMPEXIT5TOWBIT: MOV CC,2JMPEXIT5ONEBIT: MOVCC,1JMPEXIT5ZER0BIT: MOVCC,0EXIT5: RETBITP ENDP;延時子程序DELY PROCPUSHCXMOVCX,100LOOP$POPCXRETDELY ENDP;長延時子程序DELAY PROCPUSHCXMOVCX,60000LOOP$POPCXRETDELAY ENDP;手動計數(shù)子程序SJI PROCPUSH DXPUSH BXPUSH CXPUSH AXCALLCLEAR ;先顯示 0LEASI,DISCODEMOVAL,SJISZHIM