1、微機原理實驗報告1.設計任務：根據微機原理課程所學相關知識及實驗教程相關內容，在基于proteus平臺，使用匯編語言，以8086為核心的情況下，配合可編程并行接口器件8255A，LED數碼管等器件實現可進行簡單四位數加減乘除法及清零、乘方、對數、二進制轉換等擴展功能的十進制計算器。2.需求分析：操控核心為微處理器8086芯片，可編程并行接口芯片8255A對輸入掃描的矩陣按鍵，顯示模塊LED數碼管，其他輔助器件如74LS138譯碼器、74LS373等。3.總體方案（選擇與論證）流程：第一步，確定鍵盤是否有輸入（使用程序不斷進行掃描）。第二步，如果有輸入就調用子程序進行判斷，是數值則進行存儲并同時

2、進行顯示，是運算符號等就調用相應的子程序進行操作。第三步，繼續掃描鍵盤是否有輸入，從而實現4位十進制數以內的加減乘除法或者擴展功能運算。第四步，運算完成后將運算的結果儲存并顯示到LED顯示器上。4.硬件設計實驗中根據需求需以下器件：微處理器8086芯片當引腳接高電平時，CPU工作于最小模式。此時，引腳信號2431的含義及其功能如下： （1）IO/M/（memory I/O select）：存儲器、I/O端口選擇控制信號。 信號指明當前CPU是選擇訪問存儲器還是訪問I/O端口。為高電平時訪問存儲器，表示當前要進行CPU與存儲器之間的數據傳送。為低電平時，訪問I/O端口，表示當前要進行CPU與I/

3、O端口之間的數據傳送。 （2）WR/（write）：寫信號，輸出，低電平有效。 信號有效時，表明CPU正在執行寫總線周期，同時由信號決定是對存儲器還是對I/O端口執行寫操作。（3）INTA/（interrupt acknowledge）：可屏蔽中斷響應信號，輸出，低電平有效。 CPU通過信號對外設提出的可屏蔽中斷請求做出響應。為低電平時，表示CPU已經響應外設的中斷請求，即將執行中斷服務程序。 （4）ALE（address lock enable）：地址鎖存允許信號，輸出，高電平有效。 CPU利用ALE信號可以把AD15 AD0地址/數據、A19/S6A16/S3地址/狀態線上的地址信息鎖存在

4、地址鎖存器中。 （5）DT/（data transmit or receive）：數據發送/接收信號，輸出，三態。 DT/信號用來控制數據傳送的方向。DT/為高電平時，CPU發送數據到存儲器或I/O端口；DT/為低電平時，CPU接收來自存儲器或I/O端口的數據。 （6）DEN/（data enable）：數據允許控制信號，輸出，三態，低電平有效。信號用作總線收發器的選通控制信號。當為低電平時，表明CPU進行數據的讀/寫操作。 （7）HOLD（bus hold request）：總線保持請求信號，輸入，高電平有效。在DMA數據傳送方式中，由總線控制器8237A發出一個高電平有效的總線請求信號，通

5、過HOLD引腳輸入到CPU，請求CPU讓出總線控制權。 （8）HLDA（hold acknowledge）：總線保持響應信號，輸出，高電平有效。HLDA是與HOLD配合使用的聯絡信號。在HLDA有效期間，HLDA引腳輸出一個高電平有效的響應信號，同時總線將處于浮空狀態，CPU讓出對總線的控制權，將其交付給申請使用總線的8237A控制器使用，總線使用完后，會使HOLD信號變為低電平，CPU又重新獲得對總線的控制權。 可編程并行接口芯片8255A微機系統的信息交換有兩種方式：并行通信接口方式和串行通信接口方式。接口電路在CPU和I/O設備之間起著信號的變換和傳輸的作用。8255A可為86系列CPU

6、與外部設備之間提供并行輸入/輸出的通道。由于它是可編程的，可以通過軟件來設置芯片的工作方式，因此，用8255A連接外部設備時，通常不用再附加外部電路，使用教方便。并行接口是在多根數據線上，以數據字節/字與I/O設備交換信息。在輸入過程中，輸入設備把數據送給接口，并且使狀態線“輸入準備好”有效。接口把數據存放在“輸入緩沖寄存器”中，同時使“輸入回答”線有效，作為對外設的響應。外設在收到這個回答信號后，就撤消數據和“輸入準備好”信號。數據到達接口中后，接口會在“狀態寄存器”中設置輸入準備好標志，或者向CPU發一個中斷請求。CPU可用查詢方式或中斷方式從接口中讀取數據。接口中的數據被讀取后，接口會自

7、動清除狀態寄存器中的標志，且撤消對CPU的中斷請求。在輸出過程中，每當輸出寄存器可以接收數據，接口就會將狀態寄存器中“輸出準備好”狀態置1或向CPU發一個中斷請求，CPU可用查詢或中斷方式向接口輸出數據。當CPU輸出的數據到達接口后，接口會清除“輸出準備好”狀態，把數據送往外設，并向外設發一個“數據輸出準備好”信號。外設受到驅動后，便接收數據，并向接口電路發一個“輸出回答”信號，接口收到該回答信號后，又將狀態寄存器中“輸出準備好”置位，以便CPU輸出下一個數據。定義工作方式控制字：LED數碼管LED為發光二極管構成的顯示器件，亦稱數碼管。由7個字符段和一個小數點段組成，每段對應一個發光二極管，

8、當發光二極管點亮時，相應的字符段點亮。LED有共陰極和共陽極兩種供應狀態。共陰極顯示時，將LED顯示的COM接地，將八個字符段端a、b、c、d、e、f、g、dp依次與一個8位I/O口的最低到最高位連接，當I/O給LED的哪個字符段送入一個高電平時，該段就被點亮，從而可從這7個字符段中被點亮的構成相應的字符顯示出來。同理，COM陽極即將COM端接Vcc，其顯示原理與COM陰極的基本相同，但I/O口送入低電平是相應的段才被點亮。5.軟件設計程序流程圖：（1）總程序流程圖：計算鍵值掃描加法運算減法運算顯示乘法運算存儲除法運算數值？運算符？“ = ” ？清零“ + ” ？“ - ” ？“ * ” ？（

9、2）鍵盤掃描程序流程圖：開始初始化延時12ms鍵掃描保存鍵值鍵閉合？鍵釋放？結束鍵閉合？YYYNNN6.具體代碼實現 DATA SEGMENT X DB ?,?,?,? ;存放數據的每一位 X1 DW ? ;存放第一個數據值 X2 DW ? ;存放第二個數據值 Y DW ? ;存放運算結果 S DB ? ;存放運算符號值 E DB ? ;按下等號鍵標記 CC DB ? ;存放運算數據位數 H DB 0 ;存放按鍵行號 L DB 0 ;存放按鍵列號Z1 DB ?Z2 DB ?Z3 DB ?Z4 DB ? DISCODE DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH

10、,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H ;段碼表 DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,90H ;設置為A口輸入，B口輸出,C口輸出 OUT 46H,AL MOV DI,OFFSET X+3 ;DI指向X的高位 KKK: CALL KEY ;掃描按鍵 JMP KKK;以下為按鍵掃描子程序，程序返回后，在變量H和L中存放當前按鍵的行列號 KEY PROC CHECK: CALL DISP ;等待按鍵按下的同時進行顯示 MOV AL,0F0H ;所有行輸出

11、低電平 OUT 44H,AL IN AL,40H CMP AL,0FFH ;讀列值 JZ CHECK ;若都為高電平則無鍵按下，等待 MOV CX,100 LOOP $ ;延時消抖 IN AL,DX ;重讀列值 CMP AL,0FFH JZ CHECK ;無鍵按下一直等待 MOV H,0 ;有鍵按下，先把行列號變量清0 MOV L,0 MOV BL,01H MOV BH,0FEH ;掃描法讀鍵值：從第一行開始測試，即PC0輸出低電平 NEXT: MOV AL,BH OUT 44H,AL NEXTH: IN AL,40H ;讀列值，判斷是第幾列有鍵按下 TEST AL,BL ;從第一列開始判斷

12、JZ WAIT0 ROL BL,1 CMP BL,80H ;當前行狀態下沒有任何列有鍵按下，則轉為對下一行的測試 JZ NEXTL INC H ;每判斷一列，列號加1 JMP NEXTH ;再對下一列進行判斷 NEXTL: MOV H,0 MOV BL,01H ROL BH,1 ;對下一行測試，讓下一個PC口輸出低電平 CMP BH,0EFH JZ EXIT INC L JMP NEXT WAIT0: IN AL,40H ;若有鍵按下，則等該按鍵松開后再計算鍵值 CMP AL,0FFH JNZ WAIT0 MOV CX,100 LOOP $ ;延時消抖 IN AL,40H CMP AL,0FF

13、H JNZ WAIT0 CALL KEYVALUE ;調計算鍵值子程序 EXIT: RET KEY ENDP ;以下為計算鍵值子程序,通過行列號計算鍵值（鍵值=列號*4+行號） ;鍵值存放在DL寄存器中 KEYVALUE PROC MOV DL,L MOV DH,H SHL DL,1 SHL DL,1 ;列號乘4 ADD DL,DH CMP DL,9 ;按下的是數字鍵 JNG NUM_CALL CMP DL,16 JL CONT_CALL ;按下的是運算鍵 CMP DL,16 JZ OUTP_CALL ;按下的是等于鍵 CMP DL,17 JZ CLR_CALL ;按下的是清除鍵 NUM_CA

14、LL: CALL NUMBER ;調數字鍵處理子程序 JMP EXIT1 CONT_CALL: MOV S,DL ;存放運算鍵的鍵值 MOV E,0 CALL COUNT ;調運算鍵處理子程序，計算第一個加數 JMP EXIT1 OUTP_CALL: CALL OUTP ;調等號鍵處理子程序 JMP EXIT1 CLR_CALL: CALL CLEAR ;調清除鍵處理子程序 EXIT1: RET KEYVALUE ENDP ;以下為清除鍵處理子程序，按下清除鍵后，X變量全部清0 CLEAR PROC MOV X3,0 MOV X2,0 MOV X1,0 MOV X0,0 CALL BITP R

15、ET CLEAR 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據的數值計算出來存入X2變量;并根據運算符號，調用相應的運算子程序 OUTP PROC PUSH AX PUSH DX PUSH BX INC E CALL COUNT ;調運算鍵處理子程序，計算第二個運算數據 CMP S,10 JZ ADD_CALL ;運算符為加號，則調用加法子程序 CMP S,11 JZ LOG_CALL ;運算符為對數，則調用對數子程序 CMP S,12 JZ JCE_CALL ;運算符為階乘號，則調用階乘子程序 CMP S,13 JZ DIVP_CALL ;運算符為除號，則調用除法子程序 C

16、MP S,14JZ K_CALL CMP S,15CALL ER JMP STORE1 ADD_CALL: CALL ADDP JMP STORE1 LOG_CALL: CALL LOG JMP STORE1 JCE_CALL: CALL JCE JMP STORE1 DIVP_CALL: CALL DIVP JMP STORE1K_CALL:CALL K STORE1: MOV AX,Y ;以下程序將各運算子程序返回的運算結果，按位分解，送入X變量 MOV DX,0 MOV BX,1000 DIV BX MOV X0, AL MOV AX,DX MOV BL,100 DIV BL MOV X

17、1,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;以下為運算鍵處理子程序，該程序將第一個運算數據的數值計算出來并存入X1變量;或者將第二個運算數據的數值計算出來并存入X2變量;將運算符的值存入S變量 COUNT PROC PUSH AX PUSH BX PUSH DX MOV DX,0 CALL BITP ;測試X中的數據是多少位 CMP CC,4 ;輸入的數據是4位數 ？ JZ C4 CMP CC,3 ;輸入的數據是3位數 ？ JZ C3 CMP CC

18、,2 ;輸入的數據是2位數 ？ JZ C2 JMP C1 ;輸入的數據是1位數 ？ 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 ;按下的是等號，則將第二個運算數據的值存入X2變量 JMP EXIT3 X1_S: MOV X1,DX ;按下的是運算符號，則

19、將第一個運算數據的值存X1變量 MOV X3,0 ;清空X變量 MOV X2,0 MOV X1,0 MOV X0,0 EXIT3: POP DX POP BX POP AX RET COUNT ENDP;以下為數字鍵處理子程序;該程序，將輸入的數據按位存放在X變量中，并由CC記錄數據的位數 NUMBER PROC CMP E,1 JNZ CONTINUE MOV E,0 CALL CLEAR CONTINUE: CMP CC,0 ;目前數據為0位，即沒有數據，則轉到SSS JZ SSS;若已有數據，以下程序將X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

20、“2”存放到個位 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,AHMOV Z3,AH MOV X1,DLMOV Z2,DL MOV X0,DHMOV Z1,DH POP DX POP AX SSS: MOV DI,DL ;將當前鍵入的數據存放到X的最低位MOV Z4,DL INC CC ;數據位數加1 CMP CC,4 ;判斷數據位數 JNG EXIT2 MOV CC,0 ;如果數據超過4位，重新從最低位開始存放

21、MOV X2,0 MOV X1,0 MOV X0,0 EXIT2: CALL DISP ;調顯示子程序，顯示輸入的數據 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;對數子程序 LOG PROCPUSH AXPUSH BXPUSH CXPUSH DXMOV AX,X1MOV BX,0MOV CX,2MOV DX,0LO:DIV CXCMP AX,0JZ G2INC BXJMP LOG2:MOV Y,BXPOP DXPOP CXPOP BXPOP AXRETLO

22、G ENDP;階乘子程序 JCE PROCPUSH AXPUSH BXPUSH CXPUSH DXMOV AX,X1MOV DX,AXSUB DX,1MOV CX,DXMOV BX,DXCHENG:MUL DXDEC BXMOV DX,BXLOOP CHENGMOV Y,AXPOP DXPOP CXPOP BXPOP AXRETJCE 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;次方子程序

23、K PROC PUSH AX PUSH DX PUSH CX MOV AX,X1 MOV DX,AX MOV CX,X2DEC CX N:MUL DXMOV DX,X1 LOOP N MOV Y,AX POP CX POP DX POP AX RET K ENDP;二進制轉換成十進制子程序ER PROC PUSH AXPUSH BXPUSH CXMOV BL,8MOV AL,Z1MUL BLMOV CX,AXMOV BL,4MOV AL,Z2MUL BLADD CX,AXMOV BL,2MOV AL,Z3MUL BLADD CX,AXMOV AL,Z4MOV BL,1MUL BLADD CX,

24、AXMOV Y,CXPOP CXPOP BXPOP AXRETER ENDP ;顯示子程序 ，將X中的數值按位顯示出來 DISP PROC PUSH BX PUSH AX MOV BH,0 LEA SI,DISCODE CALL BITP ;測試X位數 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 ;從第4位開始顯示 MOV AL,AH OUT 44H,AL MOV BL,X0 MOV AL,SI+BX OUT 42H,AL CALL DELY MO

25、V AL,0 OUT 42H,AL BAI: MOV AH,11010000B ;從第3位開始顯示 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 ;從第2位開始顯示 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 ;從第1位開始顯示 MOV AL,AH OUT 44H,

26、AL MOV BL,X3 MOV AL,SI+BX OUT 42H,AL CALL DELY JMP EXIT4 NONE: MOV AL,0 ;X中沒有數據，不顯示 OUT 42H,AL EXIT4: POP AX POP BX RET DISP ENDP;分析數據位數子程序 BITP PROC CMP X0,0 ;如果X0不為0，則數據為4位數 JNZ FOURBIT CMP X1,0 ;如果X1不為0，則數據為3位數 JNZ THREEBIT CMP X2,0 ;如果X2不為0，則數據為2位數 JNZ TOWBIT CMP X3,0 ;如果X3不為0，則數據為1位數 JNZ ONEBIT

27、 JMP ZER0BIT ;否則，沒有數據 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;延時子程序 DELY PROC PUSH CX MOV CX,100 LOOP $ POP CX RET DELY ENDP CODE ENDS END START7.調試與測試第一步，進行數碼管顯示的仿真。編寫一段直接賦值送到數碼管顯示的程序，進行數碼管

28、顯示的仿真。編寫程序，輸入使數碼管顯示“HELO”的程序，進行仿真，通過多次修改，最終可得結果如圖：第二步，進行鍵盤掃描的仿真。編寫代碼，將掃描到的鍵值送到數碼管顯示。編寫程序，使數碼管顯示所掃描到的鍵值，進行仿真，通過多次修改可得結果。測試步驟為：首先選取任意keypad鍵盤，連接好電路，按下鍵盤上數字的8，如圖可見，電路線的顏色變化說明產生了脈沖。松開鼠標后，此時數碼管顯示為所掃描到的鍵值：再換其他案件，并使數碼管顯示相應掃描到的鍵值。第三步，在數碼管顯示和鍵盤掃描程序都正確的基礎上，逐步增加代碼，增加功能，逐步實現按鍵值的存儲與顯示、清零、加法、減法、乘法、除法等功能的仿真。第四步，在確

29、立好了之前的計算器基礎應有程序都正確后，又加入了幾個擴展模塊，再次模擬仿真，將調試不通過的擴展部分刪去，只留下可執行的模塊。1.實現二進制與十進制轉換功能：輸入二進制111b：按下二進制轉換鍵：再按下=號鍵，可見數碼管顯示轉換后的十進制數：2.實現求階乘功能：1.按下要求的數，數碼管開始顯示：2.按下求階乘按鍵，可見產生了脈沖：3.再按下=號鍵，可見數碼管顯示結果：計算器擴展后還有其他擴展功能，在此不作贅述。8.關鍵技術一、鍵盤掃描根據如上鍵盤及電路，可以先掃描列，再掃描行，先給出PC0為低電平，PC1、PC2、PC3均為高電平。若不按鍵盤，則PA0、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5均為

30、高電平，然后轉入下一行測試，給下一行提供低電平、依次類推。若其中有鍵按下，則其對應位應顯示低電平。這樣，就把按下的鍵給定位了。根據以上鍵盤，通過計算按鍵的值來定位該位按鍵。鍵值=行*4+列，而行、列值可通過循環來實現。二、數據存儲與顯示首先定義X0、X1、X2、X3四個變量，分別存放按下數據的每一位的值，若為數字鍵，首先按下的數字存放在X3中，然后可以通過移位將輸入的數據依次存放于X0、X1、X2、X3中，要將它的十進制的值，則只要分別乘以1000、100、10、1然后相乘后保存到原先定義好的變量X1中即可。同理，當輸入第二個數據后，將其顯示并保存于X2變量。為了能在數碼管中顯示，首先應定義一個數據段，這個數據段存放的二進制數做位數碼管的輸入，從而控制數碼管的值，十進制數0到15對應的輸入分別為 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H。因此，我們就將這一連串的數據存放到以變量名為DISCODE為地址的數據段中，并讓DI指向DISCODE，要想輸出一個數的話，只要讓DI的地址加上這個數的值即可。聯系上述所說的X0 、X1、X2、X3、要輸出它們的值