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1、計算機(jī)硬件技術(shù)實(shí)踐報告 題目 簡易計算器的設(shè)計 姓名 專業(yè) 自動化(電站方向) 班級 學(xué)號 上海電力學(xué)院自動化工程學(xué)院 實(shí)踐報告內(nèi)容（目錄） 一. 設(shè)計題目 二. 開發(fā)目的 三. 小組成員分工及成果 四. 設(shè)計方案以及論證 五. 硬件原理圖（包括芯片的選型介紹） 六. 程序流程圖（包括各個子系統(tǒng)和子過程的程序流程） 七. 程序清單，要有

2、適當(dāng)?shù)淖⑨? 八. 程序運(yùn)行結(jié)果分析與預(yù)測 九. 結(jié)果評述或總結(jié)（對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行分析，對實(shí)驗過程進(jìn)行總結(jié)，系統(tǒng)改進(jìn)升級建議或者提出新的方案等。） 一. 設(shè)計題目: 用8086設(shè)計一個能實(shí)現(xiàn)0~9整數(shù)加法運(yùn)算的計算器,并用2位LED數(shù)碼顯示. 鍵盤包括0-9，+ ，-，*，/，=，ON/C;共16個按鍵.能實(shí)現(xiàn)簡單的清零操作,減法運(yùn)算,乘法運(yùn)算. 二.開發(fā)目的: 通過課程設(shè)計，熟悉和掌握微機(jī)系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)計的方法、設(shè)計步驟，得到微機(jī)開發(fā)應(yīng)用方面的初步訓(xùn)練。培養(yǎng)集體討論設(shè)計題目的總體設(shè)計方案、編程、軟件硬件調(diào)試、編寫設(shè)計報告等問題，做到理論聯(lián)系實(shí)際，提高動手能力和分析問題、解決問題

3、的能力，實(shí)現(xiàn)由學(xué)習(xí)知識到應(yīng)用知識的初步過渡。通過本次課程設(shè)計熟練運(yùn)用程序?qū)?255控制鍵盤和LED顯示的控制，完成計算器加減法的應(yīng)用,并熟練應(yīng)用8086匯編語言編寫應(yīng)用程序和實(shí)際設(shè)計中的硬軟件調(diào)試方法和步驟，熟悉微機(jī)系統(tǒng)的硬軟件開發(fā)工具的使用方法。 三.小組成員分工及成果: 本組的三個成員一起討論研究簡易計算器設(shè)計的主要方案。 粗略設(shè)計程序流程圖以確定簡易計算器設(shè)計的大概框架。 明確目的后各自查詢資料了解設(shè)計原理、逐步清晰設(shè)計思路。 以下為大體分工：主要負(fù)責(zé)：1、設(shè)計主要程序，編寫； 2、查找資料驗證修改； 主要負(fù)責(zé)：1、選擇需要用的各個芯片； 2、設(shè)計硬件原理圖； 主要負(fù)責(zé)

4、：1、各個芯片功能的資料查找； 2、設(shè)計程序流程圖 四.設(shè)計方案以及論證: 利用程序不斷掃描所設(shè)的按鈕鍵盤是不是有輸入，如果沒有就一直掃描，如果有就調(diào)用子程序進(jìn)行判斷，是數(shù)值則進(jìn)行存儲并同時進(jìn)行顯示，是運(yùn)算符號等就調(diào)用相應(yīng)的子程序進(jìn)行操作，操作后則繼續(xù)利用程序不斷掃描鍵盤是不是有輸入，從而實(shí)現(xiàn)部分十進(jìn)制數(shù)的加、減、乘、除的運(yùn)算。運(yùn)算完成后根據(jù)程序?qū)⑦\(yùn)算的結(jié)果儲存到鎖存器中并顯示到LED顯示器上。主要器件選擇是采用8086CPU做主控制器，8255作為并行接口電路實(shí)現(xiàn)按鍵掃描以及數(shù)碼管的顯示。通過8255A的C口和A口實(shí)現(xiàn)鍵盤的接入，通過鍵盤的不斷掃描，如果有

5、鍵按下，通過查表法分別將輸入的數(shù)據(jù)讀到AL中并保存在第一個和第二個數(shù)里，將8255A的B端口接上共陰極LED燈，將輸入的數(shù)據(jù)通過查表法，將四段碼送共陰極LED燈顯示，當(dāng)按下‘=’時，通過判斷字符，8086來實(shí)現(xiàn)不同的操作，并將結(jié)果在LED燈上顯示，當(dāng)按下“C”時，將數(shù)據(jù)先清零，同時LED燈上顯示為“00”。 五.硬件原理圖（包括芯片的選型介紹）: 芯片選型及介紹： （1）8086CPU: 8086通過數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線完成對8253和8255的讀寫工作，與接口部件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，讓接口部件實(shí)現(xiàn)預(yù)計的功能. 8086CPU的40條引腳信號可按功能分可分為四類，它們是

6、：地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線，其它(時鐘與電源)。 最小模式下一些引腳功能(MN/MX接＋5V)： AD15～AD0，地址/數(shù)據(jù)總線 A19/S6～A16/S3，地址/狀態(tài)總線 RD，讀信號 WR，寫信號 M/IO，存儲器/輸入輸出控制信號 ALE，地址鎖存允許信號 READY(Ready)，準(zhǔn)備就緒信號 INTR，可屏蔽中斷請求信號 INTA，中斷響應(yīng)信號 NMI，非屏蔽中斷請求信號 RESET，系統(tǒng)復(fù)位信號 DEN，數(shù)據(jù)允許信號 DT/R，數(shù)據(jù)發(fā)送/接收控制信號 HOLD，總線保持請求信號輸入 HLDA，總線保持響應(yīng)信號 TEST，測

7、試信號 CLK，時鐘輸入信號 VCC(+5V)，GND （2）8255A可編程并行接口芯片: Intel 8086/8088 系列的可編程外設(shè)接口電路（Programmable Peripheral Interface)簡稱 PPI，型號為8255（改進(jìn)型為8255A及8255A-5），具有24條輸入/輸出引腳、可編程的通用并行輸入/輸出接口電路。它是一片使用單一+5V電源的40腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。8255A的通用性強(qiáng)，使用靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接。 8255A可為8086微處理器與外部設(shè)備之間提供并行輸入/輸出的通道。通過編程可以設(shè)置芯片的工作方式,并行

8、接口是在多根數(shù)據(jù)線上，以數(shù)據(jù)字節(jié)/字與I/O設(shè)備交換信息。 8255A由數(shù)據(jù)總線緩沖器、讀/寫控制邏輯電路、A組和B組控制電路以及數(shù)據(jù)端口A、B和C組成。數(shù)據(jù)總線緩沖器是8255A與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的接口，CPU輸入輸出的數(shù)據(jù)、CPU輸出的控制字和外設(shè)的狀態(tài)信息都是通過這個緩沖器傳送的。讀/寫控制邏輯電路把CPU的控制命令或輸出數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的端口，把外設(shè)的狀態(tài)信息或輸入數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的端口送至CPU。數(shù)據(jù)端口PA和PB都包含一個8位輸出鎖存器/緩沖器和一個8位輸入鎖存器， （3）74HC373: 其中D0-D7為數(shù)據(jù)輸入端，Q0-Q7為輸出端。 當(dāng)三態(tài)允許控制端OE為低電平時，Q0-Q7為正

9、常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線，當(dāng)OE為高電平時，Q0-Q7成高阻態(tài)，不驅(qū)動總線。 當(dāng)鎖存允許端LE為高電平時，Q隨數(shù)據(jù)D而變，當(dāng)LE為低電平D被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 （4）74HC138: 74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。 74HC138譯碼器可接受3位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入（A0, A1和A2），并當(dāng)使能時，提供8個互斥的低有效輸出（Y0至Y7）。74HC138特有3個使能輸入端：兩個低有效（E1和E2）和一個高有效（E3）。除非E1和E2置低且E3置高，否則74HC138將保持所有輸出為高，74HC138為反相輸

10、出，它按照三位二進(jìn)制輸入碼和賦能輸入條件,從8 個輸出端中譯出一個 低電平輸出。兩個低電平有效的賦能輸入端和一個高電平有效的賦能輸入端減少了擴(kuò)展所需要的外接門或倒相器。 六.程序流程圖： 七.程序清單 DATA SEGMENT NUM1 DB 03H DUP(0) NUM DB 03H DUP(0) DATA ENDS STACK SEGMENT DW 100 DUP(0) STACK ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK PORTA EQU 30

11、H PORTB EQU 32H PORTC EQU 34H PORT8255 EQU 36H MAIN PROC FAR START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,PORT8255 MOV AL,81H OUT DX,AL LOPL: XOR AH,AH CALL KEY CMP AH,00H JZ LOPL

12、CMP AL,0FH JZ CCCL CMP AL,0AH JZ LOPL JNC LOPL OUT 32H,AL LOPL2: LEA SI,NUM MOV [SI],AL PUSH AX LOPL1: XOR AH,AH CALL KEY CMP AH,00H

13、 JZ LOPL1 CMP AL,0FH JZ CCCL CMP AL,0AH JZ XX1 CMP AL,0BH JZ XX2 CMP AL,0CH JZ XX3D CMP AL,0DH JZ XX4D JMP LOPL1 CCCL:

14、 MOV AL,00H OUT 32H,AL JMP LOPL XX3D: CALL XX3 XX4D: CALL XX4 MAIN ENDP XX1 PROC NOP ;加 LOPL3: XOR AH,AH CALL KEY CMP AH,00H JZ LOPL3 CMP

15、 AL,0FH JZ CCCL CMP AL,0AH JZ LOPL3 JNC LOPL3 OUT 32H,AL PUSH AX LEA SI,NUM MOV [SI+1],AL LOPL4: XOR AH,AH CALL KEY CMP AH,00H JZ

16、 LOPL4 CMP AL,0FH JZ CCCL CMP AL,0EH JZ XXX1 JMP LOPL4 XXX1: LEA SI,NUM MOV AL,[SI] AND AL,0FH MOV DL,[SI+1] AND DL,0FH ADD AL,DL

17、 DAA OUT 32H,AL JMP LOPL XX1 ENDP XX2 PROC NOP ;減 LOPL5: XOR AH,AH CALL KEY CMP AH,00H JZ LOPL5 CMP AL,0FH JZ CCCL CMP AL,

18、0AH JZ LOPL5 JNC LOPL5 OUT 32H,AL PUSH AX LEA SI,NUM MOV [SI+1],AL LOPL6: XOR AH,AH CALL KEY CMP AH,00H JZ LOPL6 CMP AL,0FH

19、 JZ CCCL7 CMP AL,0EH JZ XXX2 JMP LOPL6 XXX2: LEA SI,NUM MOV AL,[SI] AND AL,0FH MOV DL,[SI+1] AND DL,0FH SUB AL,DL ADD AL,00H DAA

20、 OUT 32H,AL JMP LOPL CCCL7: MOV AL,00H OUT 32H,AL JMP LOPL XX2 ENDP XX3 PROC LOPL7: XOR AH,AH CALL KEY ;乘 CMP AH,00H JZ LOPL7 CMP AL,0FH JZ

21、 CCCL2 CMP AL,0AH JZ LOPL7 JNC LOPL7 OUT 32H,AL PUSH AX LEA SI,NUM MOV [SI+1],AL LOPL8: XOR AH,AH CALL KEY CMP AH,00H JZ LOPL8 C

22、MP AL,0FH JZ CCCL3 CMP AL,0EH JZ XXX3 JMP LOPL8 XXX3: LEA SI,NUM MOV AL,[SI] AND AL,0FH MOV DL,[SI+1] AND DL,0FH MUL DL AAM MOV

23、 CL,4 SAL AH,CL OR AL,AH OUT 32H,AL JMP LOPL CCCL2: MOV AL,00H OUT 32H,AL JMP LOPL CCCL3: MOV AL,00H OUT 32H,AL JMP LOPL XX3 ENDP XX4 PROC

24、 ;除 LOPL9: XOR AH,AH CALL KEY CMP AH,00H JZ LOPL9 CMP AL,0FH JZ CCCL5 CMP AL,0AH JZ LOPL9 JNC LOPL9 OUT 32H,AL PUSH AX

25、 LEA SI,NUM MOV [SI+1],AL LOPL10: XOR AH,AH CALL KEY CMP AH,00H JZ LOPL10 CMP AL,0FH JZ CCCL4 CMP AL,0EH JZ XXX4 JMP LOPL10 XXX4: LEA SI,NUM

26、 MOV AL,[SI] AND AL,0FH MOV BL,[SI+1] AND BL,0FH AND AX,000FH DIV BL OUT 32H,AL JMP LOPL CCCL4: MOV AL,00H OUT 32H,AL JMP LOPL CCCL5: MOV

27、 AL,00H OUT 32H,AL JMP LOPL XX4 ENDP KEY PROC NOP LEA SI,NUM1 MOV AL,0EH OUT 30H,AL IN AL,34H CMP AL,07H JZ LL7 CMP AL,0BH JZ LL8 CMP AL,0DH JZ LL9

28、 CMP AL,0EH JZ LDIV SS1: MOV AL,0DH OUT 30H,AL IN AL,34H CMP AL,07H JZ LL4 CMP AL,0BH JZ LL5 CMP AL,0DH JZ LL6 CMP AL,0EH JZ LMUL SS2: MOV AL,0BH OUT 30H,AL IN AL,34H

29、 CMP AL,07H JZ LL1 CMP AL,0BH JZ LL2 CMP AL,0DH JZ LL3 CMP AL,0EH JZ LSUB SS3: MOV AL,07H OUT 30H,AL IN AL,34H CMP AL,07H JZ SCLC CMP AL,0BH JZ LL0 CMP AL,0

30、DH JZ LEQU CMP AL,0EH JZ LADD JMP KCLC LDIV: MOV AL,0DH JMP LCLC LL0: MOV AL,00H JMP LCLC LL1: MOV AL,01H JMP LCLC LL2: MOV AL,02H JMP LCLC LL3: MOV AL,03H JMP LCLC LL4: MOV AL,04H

31、JMP LCLC LL5: MOV AL,05H JMP LCLC LL6: MOV AL,06H JMP LCLC LL7: MOV AL,07H JMP LCLC LL8: MOV AL,08H JMP LCLC LL9: MOV AL,09H JMP LCLC LADD: MOV AL,0AH JMP LCLC LSUB: MOV AL,0BH JMP LCLC LMUL: MOV AL,0CH

32、 JMP LCLC LEQU: MOV AL,0EH JMP LCLC SCLC: MOV AL,0FH LCLC: MOV [SI],AL MOV AH,01H KCLC: RET KEY ENDP CODE ENDS END START 八.程序運(yùn)行結(jié)果分析與預(yù)測: 連接完線路圖后把編好的程序關(guān)聯(lián)到8086CPU中進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，肯定可以實(shí)現(xiàn)加減乘除運(yùn)算，例如3+8=11，通過按鍵分別輸入“3”, “+”,“

33、8”, “=”后，LED燈上將顯示出“11”.能實(shí)現(xiàn)清零操作，當(dāng)按下“ON/C”時，LED上顯示“00”。如圖 3+8=11 當(dāng)輸入“3”, “*”,“8”, “=”后，LED燈上將顯示出“24”.如圖 3*8=24 十. 結(jié)果評述: 本期剛學(xué)過微機(jī)原理，學(xué)得不是很深入，僅限于課本知識的掌握，而此次 課程設(shè)計將會是一個很好的機(jī)會，來考察自己對課本知識的掌握以及應(yīng)用情況。本次課程設(shè)計是二到三人人一組，并且自由選擇設(shè)計課題，我們小組選擇了簡易計算器的課題，在做的過程中也遇到很多困難。 通過本次課程設(shè)計實(shí)驗我們初步接觸了較復(fù)雜程序的設(shè)計。在實(shí)驗中用程序?qū)?255進(jìn)行控制鍵盤和L

34、ED顯示的控制，完成計算器加減法的應(yīng)用。在程序編寫中，明白和掌握程序的原理和實(shí)現(xiàn)方式。學(xué)習(xí)和掌握計算機(jī)中常用接口電路的應(yīng)用和設(shè)計技術(shù)，充分認(rèn)識理論知識對應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用，進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識與應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐和鍛煉。通過這次設(shè)計實(shí)踐使我們的設(shè)計水平和對所學(xué)的知識的應(yīng)用能力以及分析問題解決問題的能力得到了全面提高. 我對微機(jī)原理有了進(jìn)一步的理解，對8086、8255A的工作原理、用途以及使用時的注意事項等都有了深刻的認(rèn)識，對這類的課程設(shè)計也從毫無概念到了有清晰的認(rèn)識的轉(zhuǎn)變，相信再做這類的課程設(shè)計時不會再迷茫、不知從何入手。 總之，這次課程設(shè)計對于我們有很大的幫助，我更加深入地理解了，微機(jī)原理課程上講到的各種芯片的功能，以及引腳的作用，同時加深了對于主要芯片的應(yīng)用的認(rèn)識，同時在試驗室的環(huán)境里熟悉了匯編程序的編寫過程和運(yùn)行過程，最后還提高了自己的動手能力。感謝老師的悉心指導(dǎo)。