微机原理课程设计报告简单计算器设计

1、 京 江 学 院jingjiang college of j i a n g s u u n i v e r s i t y微机原理课程设计报告简单计算器设计学生学号： 4 111155003 学生姓名： 郭颖 专业班级： j电信1101 指导教师姓名： 李渊 2014年1月3日一、设计要求本简易计算器设计硬件部分采用 44小键盘作为输入，该小键盘上有 09、+、-、*、/和清零 c 共 16 个按键构成的；四位七段 led 数码管作为输出显示，数码管采用的是共阳极的数码管；8086cpu作为运算处理核心来完成计算器的主要功能，包括计算数据、数据保存、发出控制信号等；用8255a并行通行接口来

2、完成本次计算器系统的接口电路，而 74ls138 译码器、或门电路以及导线是用来产生并行接口芯片 8255 的片选信号，产生接口电路的端口地址，其中 8255 的 a0、a1 分别接 cpu 的 a1、a2 而使它的端口地址为偶地址。二、需求分析（一）根据数据的输入要求对键盘（本实验中用4x4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，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

3、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。三、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。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。四、主要硬件设计本次实验需要的元器件有：8086微处理器、可编程

4、并行通信接口芯片8255a、输入输出锁存器74273、led数码显示管、若干按钮组成的4x4矩阵按键、若干电阻、总线等。1、8086微处理器（1）/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/o端口之间的数据传送。 （2）：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):当该信号为低电平时，cpu对存储器或i/o端口执行读操作。（4）ale：地址锁存允

5、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)nmi：非屏蔽中断，高电平有效，它不受cpu内部中断允许标志位if的影响，输入上升沿触发有效。 （6）ad15ad0：地址/数据复用线。 (7)ready:就绪线，高电平有效，表示数据传送结束，使cpu结束tw等待状态而进入t4，用来解决cpu与外设之间速度不匹配问题。（8）mn/:设置最小或最大模式。当mn/为高电平时，8086设置为最小模式，低电平时8086设置为最大模式。（9）:高8位数据允许，低电平有效，在总线周期的t1状态输出信号

6、，使高8位数据线d15-d8上的数据有效。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

7、。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

8、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。共阳极显示时，将led显示的com接vcc，将八个字符段端a、b、c、d、e、f、g、dp依次与一个8位i/o口的最高到最低位连接，当i/o给led的哪个字符段送入一个低电平时，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。4.44矩阵键盘44矩阵键盘有8个管脚，将键盘接8255a的pc口，至于为什么选择pc是有原因的，进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44键盘则要求4个i/o口输入，另外4个输出，这一

9、点pc口刚好符合，而pa、pb口要么全部输入或输出，所以只能是pc口接键盘5.74273 8位数据/地址锁存器复位clk，低电平有效，当=0时输出q0,q1,q2q3,q4,q5,q6,q7全部输出0，即全部复位。当=1时，clk是锁存控制端，并且是上升沿触发锁存，当clk有一个上升沿，立即锁存输入d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7的电平状态，并且立即呈现在输出端q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7上。五、源代码 /* labcenter electronics * * proteus vsm sample design code * * integer calculat

10、or ( 2k code limit) */#include calc.h/variablesstatic long lvalue;static long rvalue;static char currtoken;static char lasttoken;static char lastpress;static char outputbuffermax_display_char;void main (void)/initialise our variables and call the /assembly routine to initialise the lcd display. lval

11、ue = 0; rvalue = 0; currtoken = =; lasttoken = 0; initialise(); / initialize the lcd calc_output(ok); calc_evaluate(); void calc_evaluate() char key; int i; char numbermax_display_char; char *bufferptr; / clear the buffer before we start. for (i = 0; i = max_display_char; i+) numberi = ; bufferptr =

12、 number; for (;) key = calc_getkey(); if (calc_testkey(key) / key test positive for digit so we read it into the / buffer and then write the buffer to the screen/lcd. / size limit the number of digits - allow for termination / and possible negative results. if (bufferptr != &numbermax_display_char -

13、 2) *bufferptr = key; calc_display(number); bufferptr+; else / key is an operator so pass it to the function handlers. / if we are just after startup or cancel then assign to lvalue / otherwise assign to rvalue. /assign the value. if (lasttoken = 0) lvalue = calc_asciidec (number); else rvalue = cal

14、c_asciidec (number); /clear the number buffer. bufferptr = number; for (i = 0;i = max_display_char; i+) numberi = ; /process the operator. currtoken = key;if (currtoken = c) calc_opfunctions(currtoken); else calc_opfunctions(lasttoken); / clear the outputbuffer for reuse on next operation. for (i =

15、0;i = 0x30) & (lastpress = 0x30) & (lastpress = 0x30) & (lastpress = 0x30) & (lastpress = -9999999) & (num = 9999999) return ok; else return error; void calc_output (int status)/ output according to the status of the operation./ *sleep* is used for the first op press after a full cancel/ or on start

16、up. switch (status) case ok : calc_display(calc_decascii(lvalue); break; case sleep : break;case error : calc_display(exception ); break; default : calc_display(exception ); break; long calc_asciidec (char *buffer)/ convert the ascii string into the floating point number. long value; long digit; val

17、ue = 0; while (*buffer != ) digit = *buffer - 48; value = value*10 + digit; buffer+; return value; char *calc_decascii (long num)/ a rather messy function to convert a floating/ point number into an ascii string. long temp = num; char *arrayptr = &outputbuffermax_display_char; long divisor = 10; lon

18、g result; char remainder,asciival; int i; / if the result of the calculation is zero / insert a zero in the buffer and finish. if (!temp) *arrayptr = 48; goto done; / handle negative numbers. if (temp 0) outputbuffer0 = -; temp -= 2*temp; for (i=0 ; i = 0x30) & (key = 0x39) return 1; else return 0; /* i/o routines */char calc_getkey (void)/ use the input routine from the *keypad_read* assembly file to / scan for a key and return ascii value of the key pressed. char mykey; do mykey = input(); while (mykey = 0); return mykey; void calc_display (char bufma