《微型计算机原理及应用》课程设计-简易计算器的设计.doc

微型计算机原理及应用微型计算机原理及应用课程设计课程设计 简易计算器的设计 姓名陈* 院系信息学院自动化系 班级* 学号200911* 时间2011 年 12 月 29 日 目 录 目目 录录 摘要 .I INTRODUCTION. 1课程设计目的与任务.1 1.1设计目的.1 1.2设计任务.1 2基本要求.1 3简易计算器的设计.0 3.1程序设计流程图.0 3.2程序基本算法.1 3.3程序源代码.1 3.4程序调试.8 4课程设计总结与心得.11 参考文献.12 摘要 I 摘要 本次课程设计是通过使用 emu8086 汇编语言编程软件实现较复杂程序的设计。该 课程设计的内容为采用汇编语言设计一个简易计算器，界面显示要求用键盘分别输入 两个随机数，完成加法，减法，乘法和除法的运算，然后将运算结果显示出来。该设 计只能运行简单正整数间的单步加减乘除运算，不能识别小数。除法中的结果可以精 确到 3 位小数，减法可以显示负数的结果。采用 DOS 调用（INT 21H）来完成输入和输 出，输出字符串操作。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习 的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题 的能力得到全面提高。 关键词：微机原理；计算器；汇编 ABSTRACT II INTRODUCTION This course is designed to through the use of emu8086 assembly language programming software to realize complex program design. The content of the course design for the assembly language design a simple calculator, interface display with the keyboard input requirements are two random number, complete the addition, subtraction, multiplication, and division of the operation, and then will operation result shows it. This design can only easy operation between the positive integer single step add, subtract, multiply and divide operation, cant identify decimal. The result in the division accurate to 3 decimal places, subtraction can display the negative results. Using DOS call (INT 21 H) to complete the input and output, the output string operation. This design practice can further deepen the theoretical knowledge of professional knowledge and learning the understanding and the understanding, make oneself of the design level of knowledge and the application ability and the ability to analyse and solve questions fully improve. KEYWORDS: Microcomputer principle；calculator；Assembly language 广东海洋大学微型计算机原理及原理课程设计 1 简易计算器的设计 自动*，200911*，陈* 1课程设计目的与任务 1.1设计目的 为了使学生加深对所学的微机原理知识的理解，培养学生的专业素质，提高其利 用微机原理知识处理问题的能力，为今后专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好 的基础。使学生能比较扎实地掌握微机原理的基础知识和基本理论，掌握控制系统及 有关设备的分析、开发等基本技能，受到必要工程训练、初步的科学研究方法训练和 实践锻练，增强分析问题和解决问题的能力，了解微机原理和接口技术的新发展。 1.2设计任务 本次课程设计有四个任务可供选择，这里选择设计一个简易计算器，要求能正确完成 加、减、乘、除四则运算。 2基本要求 本次课程设计，1 人 1 题，可以相互讨论，但设计报告由学生独立完成，不得互 相抄袭。教师的主导作用主要在于指明设计思路，启发学生独立设计的思路，解答疑 难问题和按设计进度进行阶段审查。学生必须发挥自身学习的主动性和能动性，主动 思考问题、分析问题和解决问题，而不应处处被动地依赖指导老师。同学应积极主动 的提出问题、解决问题、讨论问题，互相帮助和启发。 学生在设计中可以引用所需的参考资料，避免重复工作，加快设计进程，但必须 和题目的要求相符合，保证设计的正确。指导教师要引导学生学会掌握和使用各种已 有的技术资料，不能盲目地、机械地抄袭资料，必须具体分析，使设计质量和设计能 力都获得提高。学生要在老师的指导下制定好自己各环节的详细设计进程计划，按给 定的时间计划保质保量的完成个阶段的设计任务。设计中可边设计，边修改，软件设 计与硬件设计可交替进行，问题答疑与调试和方案修改相结合，提高设计的效率，保 证按时完成设计工作并交出合格的设计报告。 广东海洋大学微型计算机原理及原理课程设计 2 3简易计算器的设计 设计一个简易计算器过程包括：确定功能，画流程图，确定算法，编写程序，程 序调试。 设计工具：个人电脑，emu8086。设计语言：8086 汇编语言 3.1程序设计流程图 图 1 1/2？ 输入单字符 开始 2：第一次输入字符串 09/E？ 09 转换与暂存 第二次输入字符串 09/E？ 09 转换与暂存 输入运算符 +-*/E？ 相应运算 转换与输出 1：输入字符串 az？ az 转换与输出 E 退出 都不是 都不是 都不是 都不是 N N N 广东海洋大学微型计算机原理及原理课程设计 3 流程图介绍： 进入 DOS 界面，首先显示出计算器功能介绍和个人信息，然后界面输出操提示要 求用户输入 1 或者 2 选择功能，1 表示字母转换功能，2 表示计算功能。 字母转换功能，只能从小写向大写转换，当用户输入字母时，先判断是否为小写 字母，不是则重新进入功能选择界面，是就开始转换并且显示在界面大写。 计算功能，提示输入第一个数，先判断是否符合要求的数，符合的话再把输入的 数据先从十六进制的 ASCII 码转换成相应的十进制，再转换成有实际意义的十六进制 进制，将该十六进制数存入一个缓冲器单元，对于不符合要求的数就返回重新输入第 一个数据。输入完第一个数后，界面再要求操用户输进第二个数，同样的方法判断再 进行转换数制，在存到缓冲期的下一个单元。这里转换的方法是采用“乘 10 加次位” 的方法。接下来界面再提示用户输入“+，-，*，/”其中一个运算符，然后程序进行 比较输入的运算符，然后跳到相应的代码段执行相应的运算，如果输入的字符不是运 算符就重新输入运算符。其中，减法运算中，首先比较被减数与减数的大小，如果减 数大于被减数则结果会是负数，所以，首先显示出“-”号，再将被减数与减数换位， 进行减法运算。当完成运算后，因为结果是十六进制的，所以要进行转换数制，采用 “除 10 取余倒排列”的方法，最后，就将结果逐位输出显示。 3.2程序基本算法 本次计算器计算功能的设计，关键在于数制的转换。用户输入的是字符串，而在 以每个字符的十六进制的 ASCII 码存放，为了把字符串转换成有实际数学意思的十六 进制数，就要首先把 ASCII 码先转换成十进制，再把十进制数转成可以运算的十六进 制。例如输入 112，系统存放的是 31H、31H、32H，通过减去 30H，即可转成 1、1、2 存放，再把三个数 1、1、2“乘以 10 加次位”的方法：（1*10+1）*10+2=112 ，把 112 也就是 70H 这个结果放到寄存器里，即可转换成功。只有这样的数才可以利用汇 编指令进行正确运算。运算完之后采用“除 10 取余倒排序”的方法，把结果逐位转换， 再加上 30H，即可显示。 字母转换部分，实现小写向大写转换，只要把相应的 ASCII 码进行运算就可以，利用这个方 法可以实现大小写互换，这里只是简单尝试写出小写向大写转换。例如，a 转换成 A，a 的 ASCII 码是 41H，而 A 的是 61H，要实现 a 向 A 转换，61H 减去 20H 就可以了。要实现 A 向 a 转换， 对应 ASCII 码加上 20H 即可。 3.3程序源代码 ;- - ; *数据段* ;- - DATA SEGMENT ;-计算器功能信息字符串定义- - 广东海洋大学微型计算机原理及原理课程设计 2 STR1 DB 0AH,0DH,* *$ STR2 DB 0AH,0DH, A Simple Calculator $ STR3 DB 0AH,0DH, function :$ STR4 DB 0AH,0DH, 1.Letter Conversion$ STR5 DB 0AH,0DH, 2.Four Operations$ STR6 DB 0AH,0DH,$ STR7 DB 0AH,0DH,0AH,0DH, Design by Cheukkin Chan$ STR8 DB 0AH,0DH,* *$ ;-提示字符串变量定义- STR13 DB 0DH,0AH,Please choose the function:$ ARRAY6 DW 2 DUP(0) ;保留 2 个字空 间作暂存数据计算 RESULT1 DB 30 DUP(0),$ ;保留 30 个字 节存结果数 RESULT2 DB 30 DUP(0)$ ;-字母转换部分- STR9 DB 0DH,0AH,0DH,0AH,Letters Conversion $ STR10 DB 0DH,0AH,Please input the codes:$ STR11 DB 0DH,0AH,After conversion: $ ;-四则运算部分- BUFF DB 28 ;允许输入的最多字符数 DB 0 ;实际输入的字符数 DB 28 DUP(0) ;保存实际输入的字符 ARRAY1 DB 0DH,0AH,0DH,0AH,Please enter a number: $;输入第一个数字符串说明 ARRAY2 DB 0DH,0AH,Please enter another number: $;输入第二个数字符串说明 ARRAY3 DB 0DH,0AH,The result is : $;输出结果字符串说明 ARRAY4 DB 0DH,0AH,The number is wrong,please input again : $;输入错误提示字符串说明 STRING DB 0DH,0AH,Please enter the operation(+,-,*,/) : $ ;运算字符串说明 ARRAY DW 2 DUP(0) ;保留 2 个字 空间作暂存数据计算 RESULT DB 6 DUP(0),$ ;保留 6 个字节存 结果数 CRLF DB 0DH,0AH,$ ;显示结果时回 车，转行说明 YUSHU DW 4 DUP(0) DATA ENDS ;- - ; *代码段* ;- - CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA ;段寄存器 说明伪指令 START:MOV AX, DATA MOV DS,AX ;往 DS 段寄存 器送数据段基址 ;-输出计算器的功能相关信息（调用 9 号功能输 出字符串）- MOV DX,OFFSET STR1 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET STR2 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET STR3 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET STR4 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET STR5 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET STR6 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET STR7 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET STR8 MOV AH,9 INT 21H ;- MOV DX,OFFSET CRLF MOV AH,9 INT 21H ;输出回车换行 广东海洋大学微型计算机原理及原理课程设计 3 ;- - ;*功能选择* ;- - STAC: MOV DX,OFFSET STR13 ;取 STR13 偏 移地址送进 DX MOV AH,9 INT 21H MOV AH,01H INT 21H ;键盘输入单字符 CMP AL,E ;比较输入运算符是否为E JZ LAST ;输入运算符为E，则跳到 LAST 处，若不是则继续往下执行 CMP AL,31H JZ LC ;如果输入为 1，就跳到 LC CMP AL,32H JZ INPUT1 ;如果输入为 3，就跳到 INPUT1 MOV DX,OFFSET CRLF ;1、2 都不是，则回 车换行 MOV AH,9 INT 21H JMP STAC ;跳回 STAC，重新选择 功能 ;- - ;*字母转换* ;- - LC: MOV DX,OFFSET STR9 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET STR10 MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET BUFF ;把缓冲区 BUFF 的偏移地址送到 DX MOV AH,0AH INT 21H MOV BX,OFFSET BUFF PUSH BX XOR CX,CX MOV CL,BX+1 A1: MOV AL,BX+2 CMP AL,61H ;比较输入 JB LC ;小于 61H 跳转 CMP AL,7AH JA LC ;大于 7AH 跳转 INC BX LOOP A1 POP BX CALL LCC JMP STAC ;- - ;*四则运算* ;- - ;*输入第一个数* ;- - ;-调用 09 号输出字符串功能，输出 DX 内容即 ARRAY1 内容 - INPUT1: MOV DX,OFFSET ARRAY1 ;取 ARRAY1 偏移地址送进 DX MOV AH,9 INT 21H ;-调用 0A 号输入字符串功能，输入内容暂存在 BUFF 缓冲区- AGAIN1:MOV DX,OFFSET BUFF ;把缓冲区 BUFF 的偏移地址送到 DX MOV AH,0AH INT 21H ;-判断输入的是否符合要求- PUSH AX PUSH BX PUSH CX XOR CX,CX MOV BX,OFFSET BUFF MOV CL,BX+1 ;把输入的字符数给 CX AA: MOV AL,BX+2 CMP AL,E ;比较输入运算符是否为E JZ LAST ;输入运算符为E，则跳到 LAST 处，若不是则继续往下执行 CMP AL,30H JB Error1 ; AX 低于 30H 就跳到 Error1 CMP AL,39H JA Error1 ;AX 高于 39H 就跳到 广东海洋大学微型计算机原理及原理课程设计 4 Error1 INC BX LOOP AA POP CX POP BX POP AX JMP CC1 ;-提示输入错误，重新输入- Error1: MOV DX,OFFSET ARRAY4 MOV AH,9 INT 21H JMP AGAIN1 ;- CC1: CALL ASC_HEX ;调用 ASC_HEX 子程序 MOV ARRAY,AX ;将第一个数 存到暂存区 ARRAY ;- - ;*输入第二个数* ;- - MOV DX,OFFSET ARRAY2 MOV AH,9 INT 21H AGAIN2:MOV DX,OFFSET BUFF MOV AH,0AH INT 21H ;-判断输入的是否符合要求- PUSH AX PUSH BX PUSH CX XOR CX,CX MOV BX,OFFSET BUFF MOV CL,BX+1 ;把输入的字符数给 CX BB: MOV AL,BX+2 CMP AL,E ;比较输入运算符是否为E JZ LAST ;输入运算符为E，则跳到 LAST 处，若不是则继续往下执行 CMP AL,30H JB Error2 ; AX 低于 30H 就跳到 Error2 CMP AL,39H JA Error2 ;AX 高于 39H 就跳到 Error2 INC BX LOOP BB POP CX POP BX POP AX JMP CC2 ;-提示输入错误，重新输入- Error2: MOV DX,OFFSET ARRAY4 MOV AH,9 INT 21H JMP AGAIN2 ;- CC2: CALL ASC_HEX MOV ARRAY+2,AX ;- - ;*输入运算符* ;- - INPUT3:MOV AH,09H MOV DX,OFFSET STRING INT 21H ;调用 01 号输入单字符功能，记运算符 MOV AH,01 ;键盘输入单字符（运算符+-*/） INT 21H ;-比较输入的运算符- CMP AL,+ ;比较输入运算符是否为+ JZ ADD1 ;输入运算符为+，则跳到 ADD1 处，若不是则继续往下执行 CMP AL,- ;比较输入运算符是否为- JZ SUB2 ;输入运算符为-，则跳到 SUB2 处，若不是则继续往下执行 CMP AL,* ;比较输入运算符是否为* JZ MUL3 ;输入运算符为*，则跳到 MUL3 处，若不是则继续往下执行 CMP AL,/ ;比较输入运算符是否为/ JZ DIV4 ;输入运算符为/，则跳到 DIV4 处，若不是则继续往下执行 CMP AL,E ;比较输入运算符是否为E JZ LAST ;输入运算符为E，则跳到 LAST 处，若不是则继续往下执行 JMP INPUT3 ;如果输入运算不是以上，则 从新返回到 INPUT3 处 ;- ;* 加法运算* 广东海洋大学微型计算机原理及原理课程设计 5 ;- ADD1: ;-回车，换行显示- PUSH AX MOV DX,OFFSET ARRAY3 ;取 ARRAY3 偏移地址送进 DX MOV AH,9 INT 21H POP AX MOV AX,ARRAY MOV BX,ARRAY+2 ADD AX,BX CALL HEX_ASC ;调用 HEX_ASC 子程 序 MOV DX,OFFSET CRLF MOV AH,9 INT 21H ;输出回车换行 JMP STAC ;- ;* 减法运算* ;- SUB2: ;-回车，换行显示- PUSH AX MOV DX,OFFSET ARRAY3 ;取 ARRAY3 偏移地址送进 DX MOV AH,9 INT 21H POP AX MOV AX,ARRAY MOV BX,ARRAY+2 CMP AX,BX JB KK ;比较 AX 与 BX 的大小， 如果 AX 低于 BX，则跳到 KK SUB AX,BX ;如果 AX 大于或者等于， 则 AX 减 BX CALL HEX_ASC MOV DX,OFFSET CRLF MOV AH,9 INT 21H ;输出回车换行 JMP STAC ;-负数处理- KK: SUB BX,AX MOV AX,BX CALL HEX_ASC1 MOV DX,OFFSET CRLF MOV AH,9 INT 21H ;输出回车换行 JMP STAC ;- ;* 乘法运算* ;- MUL3: ;-回车，换行显示- PUSH AX MOV DX,OFFSET ARRAY3 ;取 ARRAY3 偏移地址送进 DX MOV AH,9 INT 21H POP AX MOV AX,ARRAY MOV BX,ARRAY+2 MUL BX CALL HEX_ASC MOV DX,OFFSET CRLF MOV AH,9 INT 21H JMP STAC ;- ;* 除法运算* ;- DIV4: ;-回车，换行显示- PUSH AX MOV DX,OFFSET ARRAY3 ;取 ARRAY3 偏移地址送进 DX MOV AH,9 INT 21H POP AX MOV CX,4 MOV AX,ARRAY DIV5: MOV BX,ARRAY+2 MOV DX,0 DIV BX PUSH DX ;保护余数 PUSH CX CALL HEX_ASC POP CX POP DX ;释放余数 MOV YUSHU,DX CMP CX,4 JNZ YS2 ;CX 不等于 2 就跳转到 YS2 MOV DL,2EH MOV AH,2 ; 输出小数点 广东海洋大学微型计算机原理及原理课程设计 6 INT 21H YS2: MOV AX,YUSHU MOV BX,10 MUL BX ;取余数乘以 10 继续计算， 把结果放到 AX LOOP DIV5 MOV DX,OFFSET CRLF MOV AH,9 INT 21H JMP STAC ;-返回操作系统- LAST: MOV AH,4CH INT 21H ;- ;* ASC_HEX 子程序（把 ascii 码转换成对应的十六进 制数） ;- ASC_HEX PROC XOR CX,CX ;清空 CX，CX=0 MOV CL,BUFF1 ;存入字符数 JCXZ ABCD ;如果 CX=0，即输 入字符数为 0，跳到 ABCD 处，返回主程序 PUSH CX ; 保护 CX，把 CX 的值放入栈区 MOV BX,OFFSET BUFF+2 ;取首字符地址 PUSH BX ; 保护 BX，把 BX 的值（首字符地址）放入栈区 L0: SUB BX,30H ;输入字符即十六进 制的 ASCII 码转换成相对应的十进制码（09） ，以 BX 作为指针 INC BX LOOP L0 POP BX ;释放原来栈区的 BX 的值（首字符地址） MOV AX,0 MOV CH,0 MOV CL,BX-1 ; 取字符数 L1: MOV DX,10 ;十进制转换成二进 制 ，以 10 为基数 MUL DX ADD AL,BYTE PTR BX ; INC BX LOOP L1 POP CX ABCD: RET ;返回主程序 ASC_HEX ENDP ;- - ; * HEX_ASC 子程序（十六进制 转换成相应的 ascii 码）* ;- - HEX_ASC PROC MOV SI,OFFSET RESULT ;将 RESULT 暂存 结果的单元偏移地址送到 SI 寄存器中 ADD SI,4 ;将源变址指针指到 最后一个单元 MOV SI+1,$ ;预先放结束码，用来 后面调用 09 号输出功能的停止 MOV CX,5 ;循环次数，最多不 超过 5 位十进制数,因为 16 位二进制数即 4 位 16 进制 数不超过 65535 HA1: MOV DX,0 ;DX 用来放余数的， 所以每次都要清零 MOV BX,10 ;以 10 为基数 DIV BX ;二进制转换成十进 制，除 10 取余法 ADD DL,30H ;十进制转换成十六 进制的 ASCII 码 MOV SI,DL ;保存当前位结果， （先个位、再十位、后百位、 、 、倒序！） DEC SI ;指向前一位 LOOP HA1 MOV CX,4 ;循环次数为 4 次， 对应上面的 SI 所设的单元数 HA2: INC SI MOV AL,SI CMP AL,30H ;判断是否为 0，若 是，则继续循环。 JNZ NOTZEARO ;若不是则跳到 NOZEARO,显示出该字符 LOOP HA2 INC SI NOTZEARO: ;-09 号输出字符串功能调用，显示出内容- - MOV DX,SI MOV AH,9 INT 21H RET 广东海洋大学微型计算机原理及原理课程设计 7 HEX_ASC ENDP ;- - ; *减法负数情况的 HEX_ASC1 子程 序（十六进制转换成相应的 ascii 码）* ;- - HEX_ASC1 PROC MOV SI,OFFSET RESULT ;将 RESULT 暂存结 果的单元偏移地址送到 SI 寄存器中 ADD SI,4 ;将源变址指针指到最 后一个单元 MOV SI+1,$ ;预先放结束码，用来后 面调用 09 号输出功能的停止 MOV CX,5 ;循环次数，最多不 超过 5 位十进制数,因为 16 位二进制数即 4 位 16 进制 数不超过 65535 AB1: MOV DX,0 ;DX 用来放余数的， 所以每次都要清零 MOV BX,10 ;以 10 为基数 DIV BX ;二进制转换成十进 制，除 10 取余法 ADD DL,30H ;十进制转换成十六 进制的 ASCII 码 MOV SI,DL ;保存当前位结果， （先个位、再十位、后百位） DEC SI ;指向前一位 LOOP AB1 MOV CX,4 ;循环次数为 4 次， 对应上面的 SI 所设的单元数 AB2: INC SI MOV AL,SI CMP AL,30H ;判断是否为 0，若 是，则继续循环。 JNZ NOTZEARO1 ;若不是则跳到 NOZEARO1,显示出该字符 LOOP AB2 INC SI NOTZEARO1: ;- PUSH AX MOV AH,02H MOV DL,- ;预先输出一个-号，表示结果 为负数 INT 21H POP AX ;- MOV DX,SI MOV AH,9 INT 21H RET HEX_ASC1 ENDP ;- ;-LCC 子程序- ;- LCC PROC XOR CX,CX MOV CL,BX+1 PUSH BX PUSH CX LCC1:MOV AL,BX+2 SUB AL,20H MOV BX+2,AL INC BX LOOP LCC1 MOV BX+2,$ MOV DX,OFFSET STR11 MOV AH,9 INT 21H POP CX POP BX ADD BX,2 MOV DX,BX MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET CRLF MOV AH,9 INT 21H MOV DX,OFFSET CRLF MOV AH,9 INT 21H RET LCC ENDP CODE ENDS END START 广东海洋大学微型计算机原理及应用课程设计 8 3.4程序调试 功能选择界面： 图 2 图 3 如图 2 所示，运行程序，首先显示计算器的相关信息，主要利用系统功能调用实现。然后是输 出提示要求用户通过输入 1 或者 2 选择功能。 字母转换功能 功能 1 可以实现小写字母向大写字母的转换，当用户输入 1 会进入图 3 界面。提示用户输入字母， 注意要是小写，如果输入不是小写则会提示重新输入如图 4 所示。输入正确的小写字母自动转换并 且返回功能选择。 图 4（上） 图 6（下） 图 5（上） 图 7（下） 广东海洋大学微型计算机原理及应用课程设计 9 加法运算功能 如图 6 所示，任意输入两个正整数相加，结果正确。先输入第一个数，然后再输入第二个数， 接着输入运算符，这样程序就会自动输出结果。注意运算两数相加的两个数不能超过五位数，并且 结果不能超过 65535 。 减法运算功能 如图 7 所示，操作方法和加法相同。虽然不可以进行负数间的运算，但是可以输出负数，如图 8 所示。 图 8 图 9 乘法运算功能 如图 9 所示，操作方法和加法相同。 除法运算功能 广东海洋大学微型计算机原理及应用课程设计 10 如图 10 所示，操作方法和加法相同。除法输出结果精确到 3 位小数，但是不会四舍五入，而 是直接舍去后面剩下的小数。如图 11 所示。 图 10 图 11 输入错误提示功能 以下述说的前提是：输入的字符非大写 E。 在功能选择的时候，选择错误即输入的既不是 1 也不是 2，则会提示重新选择，如图 12 所示。 在字母转换的时候，输入字母非小写字母，也会提示重新输入，如图