接口技术计算器设计课程设计

1、 目 录一、 引言 4二、 实验题目及要求5三、 硬件电路 52.1、键盘输入模块52.2、可编程并行通信接口芯片8255a 62.3、可编程定时器/计数器9四、源程序 10六、课程设计体会 25七、参考文献 26引 言本学期我们学习了微型计算机技术及应用这门应用性很强的课程，通过平时的上机实验，使我们初步了解了8086系统的硬件结构以及部分芯片结构，为了进一步巩固和检测所学知识，我选择基于8086cpu的模拟计算器设计。要完成设计首先需要构建简单的微型计算机应用系统，其次是确定组成各部件的芯片，然后画原理图，根据相应的原理以及实现过程，编写出相应的汇编代码。再根据原理图连接硬件电路，电路连接

2、完成后进行调试。设计过程中我们用到了8088cpu、可编程计时器8253、可编程并行输入/输出芯片8255a、74ls138、矩阵式键盘、六位七段led数码管。我们的模拟计算器能实现2位十进制数以内的及减法运算。模拟计算器设计一、 概述设计题目及要求： 1.通过小键盘做加减运算。七段数码管显示器作输入数据和结果数据的显示。 2.数字用小键盘09，r，p，m，g作功能键 r开始运算（包括撤销运算），显示0' p+ m- g= e退出返回dos 3运算顺序： a.输入一原始数据显示器跟随显示 b.按+或-显示器内容不变 c.再输入一数据，显示器跟随显示。 d.按=显示器显示结果数据，当超出

3、能显示的最大值，显示f（溢出） e.按r重新开始运算 f.按e，结束退出设计思路：首先利用程序不断扫描键盘是不是有输入，如果没有就一直扫描，如果有就停止扫描，完成输入，利用汇编的程序核对输入键的数值，通过调用子程序实现2位十进制数以内的及减法运算。运算完成后将运算的结果储存并显示到led显示器上。二、 硬件电路设计硬件电路 键盘输入及led数码管通过8255a接口与系统总线连接，键盘的16个按键组成8*2矩阵，其中8根矩阵线作为8255a的输出线与pb7pb0连接，2根矩阵线作为8255a的输入线与pc7、pc6连接。键盘采用逐次扫描原理，16个按键中09座位数字健，+、-、=作为加、减和等号

4、功能键，c为清零键。1、 键盘输入模块键盘是常用信息输入元件，其实键盘也是由一个个按钮组成，如果是独立按钮的话必须要需要一个i/o口对它进行检测，而键盘往往这需要键盘按钮数一半的i/o口数对它进行检测，也许对一个比较简单的系统i/o口数一般不是问题，但对于一个大型、复杂的系统来说i/o资源就显得非常珍贵了，尽量减少i/o使用是非常利于降低成本，另外一方面键盘比用独立按键要美观。我们设计时使用的是8*2行列式键盘，如图2-1所示。图中有8行2列，8根行线与pa口相连，2根列线与pc口的pc6、pc7相连。pa、pb口要么全部输入或输出。pc口可以进行输入和输出。按键设置在行、类交点处（数字或字符

5、为其键号），行、列线分别连接到按键开关的两端。当列线通过上拉电阻接+5v时，就被钳位在高电平状态。键盘中有无按键按下是由行线送入全扫描字、列线读入行线状态来判断。这就是：给航线所有i/o线均置成低电平，然后读入列线电平状态。如国有按键盘下，总会有一根列线电平被拉至低电平，从而使列线输入不全为1。 图2-1 键盘电路 图2-2数码管电路2、 可编程并行通信接口芯片8255a（1）并行输入/输出端口a，b，c 8255a内部包括三个8位的输入输出端口，分别是端口a、端口b、端口c，相应信号线是pa7pa0、pb7pb0、pc7pc0。端口都是8位，都可以作为输入或输出。通常将端口a和端口b定义为输

6、入/输出的数据端口，而端口c则既可以作数据端口，又可以作为端口a和端口b的状态和控制信息的传送端口。（2）a组和b组控制部件端口a和端口c的高4位（pc7pc4）构成a组；由a组控制部件实现控制功能。 端口b和端口c的低4位（pc3pc0）构成b组；由b组控制部件实现控制功能。 a组和b组利用各自的控制单元来接收读写控制部件的命令和cpu通过数据总线（d0d7）送来的控制字，并根据他们来定义各个端口的操作方式。（3）数据总线缓冲存储器 三态双向8位缓冲器，是8255a与8086cpu之间的数据接口。与i/o操作有关的数据、控制字和状态信息都是通过该缓冲器进行传送。(4) 读/写控制部件 825

7、5a完成读/写控制功能的部件。能接收cpu的控制命令，并根据控制命令向各个功能部件发出操作指令。 图2-3.8255a芯片图cs 片选信号：由cpu输入，有效时表示该8255a被选中。 rd, wr 读、写控制信号：由cpu输入。rd有效表示cpu读8255a，wr有效表示cpu写8255a。reset 复位信号：由cpu输入。reset信号有效，清除8255a中所有控制字寄存器内容，并将各个端口置成输入方式。图2-4 .8255a内部结构定义工作方式控制字：工作方式0：8255a中各端口的基本输入/输出方式。图2-5 .8255a工作方式控制3、 可编程计数器/定时器 8253具有3个独立的

8、计数通道，采用减1计数方式。在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。 （1）、8253内部结构 8253芯片有24条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。 1.数据总线缓冲器 数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双 向，与cpu交换信息的通道。这是8253与cpu之间的数据接口，它由8位双向三态缓冲寄存器构成，是cpu与8253之间交换信息的必经之路。 2.读写控制 8253111098765432d71d6d5d4d3d2d1d0clk0out0get0gnd1214151617181920212223240ut1clk1gate

9、1out2gate2a1wra0csckl2rd+5v13读写控制分别连接系统的ior和iow， 由cpu控制着访问8253的内部通道。接收cpu送入的读写控制信号， 并完成对芯片内部各功能部件的控制功能， 因此， 它实际上是8253芯片内部的控制器。a1a0：端口选择信号，由cpu输入。8253内部有3个独立的通道和一个控制字寄存器， 它们构成8253芯片的4个端口，cpu可对3个通道进行读写操作3对控制字寄存器进行写操作。 这4个端口地址由最低2位地址码a1、a0来选择。一、 源程序;386以上微机适用;纯dos下才能使用;tasm4.1或以上编译;*;* led *;*; io_plx_

10、device_idequ 05406h;tpc卡设备id io_plx_vendor_idequ 010b5h;tpc卡厂商id io_plx_sub_idequ 0905410b5h;tpc卡子设备及厂商id tim_ctlequ 203h-200h;8253端口地址 timer0equ 200h-200h timer1equ 201h-200h mode03equ 36h;8253端口数据 mode12equ 74h inta00equ 20h inta01equ 21h portsegequ 211h-200h;数码管端口地址 portbitequ 210h-200h pa55 equ

11、218h-200h;8255端口 pb55 equ 219h-200h p55ctl equ 21bh-200hdata segment csregdw? ipregdw?;旧中断向量保存空间 io_9054base_addressdb 4 dup(0);tpc卡pci接口芯片i/o基地址暂存空间 io_base_addressdb 4 dup(0);tpc卡i/o基地址暂存空间 interrupt_linedb 2 dup(0);tpc卡中断号暂存空间 pcicardnotfinddb 0dh,0ah,'tpc pci card not find or address/interru

12、pt error !',0dh,0ah,'$' io9054baseaddressdb 0dh,0ah,'tpc pci card 9054 chip i/o base address : ','$' iobaseaddressdb 0dh,0ah,'tpc pci card i/o base address : ','$' intnumberdb 0dh,0ah,'tpc pci card interrupt line : ','$' enter_returndb 0dh,

13、0ah,'$' mess db '8253a timer0 in mode3! count=0200h',0ah,0dh db '8253a timer1 in mode2! count=0ah',0ah,0dh,'$' irq_vectdb 08h,09h,0ah,0bh,0ch,0dh,0eh,0fh,70h,71h,72h,73h,74h,75h,76h,77h;新的中断向量,中断0-7的向量为:08h-0fh,中断8-15的向量为:70h-77h irq_mask_0_7_tabledb 011111110b,011111

14、101b,011111011b,011110111bdb 011101111b,011011111b,010111111b,001111111bdb 011111011b,011111011b,011111011b,011111011bdb 011111011b,011111011b,011111011b,011111011b;新的中断掩码,中断0-7时从低至高相应位为零,中断8-15时第2位为零 irq_mask_8_15_tabledb 0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,0ffhdb 011111110b,011111101b,011111011b,01

15、1110111bdb 011101111b,011011111b,010111111b,001111111b;新的中断掩码,中断0-7时全一,中断8-15时从低至高相应位为零 intmask db ? led db 3fh,06,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07,7fh,6fh,40h db 0ah,0dh,'$' table1dw 0101h,0102h,0104h,0108h,0110h,0120h,0140h,0180hdw 0201h,0202h,0204h,0208h,0210h,0220h,0240h,0280hdw 0401h,0402h,0404h,

16、0408h,0410h,0420h,0440h,0480h char db 'cdefba9845673210 rpmg' mes db 'play any key in the small keyboard! ',0ah,0dh db 'it will be on the screen! end with r or any key',0ah,0dh,'$'extra data num1 db 6 dup (?) num2 db 6 dup (?) result db 6 dup (?) count db 0 operator d

17、b 0 lednum db 6 dup (?)data endsstacks segment db 100 dup (?)sta dw 512 dup (?)top equ length stastacks endscode segment assume cs:code,ds:data,ss:stacks,es:datastart:;enable local interrupt input.386 cli mov ax,data mov ds,ax mov es,ax mov ax,stacks mov ss,axcallfindtpc;查找tpc卡资源并显示mov dx,word ptr i

18、o_base_address;初始化8253add dx,tim_ctlmov al,mode03out dx,almov dx,word ptr io_base_addressadd dx,timer0mov al,00hout dx,almov al,02hout dx,almov dx,word ptr io_base_addressadd dx,tim_ctlmov al,mode12out dx,almov dx,word ptr io_base_addressadd dx,timer1mov al,0ahout dx,almov al,00out dx,almov dx,offse

19、t messmov ah,09int 21hmov dx,offset mes;显示提示mov ah,09int 21hmov dx,word ptr io_9054base_addressadd dx,68h ;设置 tpc 卡中9054芯片io口,使能中断 in ax,dx or ax,0900h out dx,ax mov bx,word ptr interrupt_line;保存原中断向量mov al,byte ptr irq_vect+bxmov ah,35h int 21hmov ax,esmov csreg,axmov ipreg,bx mov bx,word ptr inter

20、rupt_line;设置新中断向量 mov al,byte ptr irq_vect+bx mov cx,cs mov ds,cxmov dx,offset int_procmov ah,25h int 21hmov ax,datamov ds,axmov es,ax in al, 21h ;设置中断掩码 mov bx,word ptr interrupt_linemov ah,byte ptr irq_mask_0_7_table+bxandal,ah out 21h, al in al, 0a1h mov bx,word ptr interrupt_linemov ah,byte ptr

21、irq_mask_8_15_table+bxandal,ah out 0a1h, alsti ;开中断 reset:;initialization lea bx,num1 call clearnum lea bx,num2 call clearnum mov byte ptr count,0 lea bx,num1 call ledshowfirstread: lea bx,num1 call readnum cmp byte ptr operator,4 jz reset cmp byte ptr operator,5 jz funexitloopread: mov dl,operator

22、lea bx,num2 call readnum cmp byte ptr operator,4 jz reset cmp byte ptr operator,5 jz funexit cmp dl,1 jz funadd cmp dl,2 jz funminusmidjmp2: jmp firstreadmidjmp3: jmp reset;several choice for the prior operatorfunadd: call addnum lea bx,num1 jmp ope2funminus: call minusnum lea bx,num1ope2: call leds

23、how lea bx,num2 call clearnum lea bx,num1 call clearnum jmp firstread funequal: jmp resetfunclear: jmp reset funexit: jmp exiterrorout:;output the error message mov word ptr num1,0a0ah mov word ptr num1+2,0a0ah mov word ptr num1+4,0a0ah lea bx,num1 call ledshowerrorget:;reset the error status;only r

24、 and e can pass call key cmp dl,'e' jz funexit cmp dl,'r' jz midjmp3 jmp errorgetjudge: cmp byte ptr operator,3 jz midjmp2exit: cli mov bx,word ptr interrupt_line;恢复中断掩码mov ah,byte ptr irq_mask_0_7_table+bxnot ahinal, 21horal, ahout21h, al mov bx,word ptr interrupt_linemov ah,byte pt

25、r irq_mask_8_15_table+bxnot ahinal, 0a1horal, ahout0a1h, al mov bx,word ptr interrupt_line;恢复原中断向量mov al,byte ptr irq_vect+bx mov dx,ipregmov cx,csregmov ds,cxmov ah,25h int 21hmov ax,data;设置 tpc 卡中9054芯片io口,关闭中断 mov ds,axmov dx,word ptr io_9054base_addressadd dx,68hin ax,dx and ax,0f7ffhout dx,axmo

26、v ax,4c00hint 21h;退出readnum proc;if you want to use this procedure;you must provide the number address to bx push ax push cx push dxreadin:;enter the first number push bx call key ;get a char in (dl) and display it pop bx mov al,dl;operator symbol;plus mov byte ptr operator,1 cmp al,'p' jz e

27、xitread ;minus mov byte ptr operator,2 cmp al,'m' jz exitread ;equal mov byte ptr operator,3 cmp al,'g' jz exitread;clear mov byte ptr operator,4 cmp al,'r' jz exitread;exit mov byte ptr operator,5 cmp al,'e' jz exitread;illegal symbol cmp al,'0' jb readin cmp

28、 al,'9' ja readin;number cmp byte ptr count,6 jz readinleftmove:;mov the number mov cx,5 mov si,0movedata: mov dl,bx+si+1 mov bx+si,dl inc si loop movedata ;insert the number and al,0fh mov bx+5,al call ledshow inc count jmp readinexitread: mov count,0 pop dx pop cx pop ax retreadnum endp mi

29、djmp: jmp erroroutaddnum proc;add num1 and num2 mov cx,6 lea bx,num1 dec bx and cx,cxaddloop: mov si,cx mov al,bx+si adc al,bx+si+6 aaa mov bxsi,al loop addloop jc midjmp retaddnum endpminusnum proc;minus num1 and num2 mov cx,6 lea bx,num1 dec bx and cx,cxminusloop: mov si,cx mov al,bx+si sbb al,bx+

30、si+6 aas mov bxsi,al loop minusloop jc midjmp retminusnum endpledshow proc;simulate led show;provide the number address to bx ;clear led segment push bx lea bx,lednum add bx,2 call clearnum pop bx ;move the data to led segment lea di,lednum mov cx,6 mov si,0showloop: mov al,bx+si push di add di,si m

31、ov di,al pop di inc si loop showloop retledshow endpclearnum proc;clear the number;provide number address to bx mov cx,6 dec bxclearzero: mov si,cx mov byte ptr bx+si,0 loop clearzero retclearnum endpkey proc nearkst:mov al,82hmov dx,word ptr io_base_addressadd dx,p55ctlout dx,al ;set command word o

32、f 8255a ;porta for output,portb for inputwait1:next:mov al,00mov dx,word ptr io_base_addressadd dx,pa55out dx,al ;porta output 00mov dx,word ptr io_base_addressadd dx,pb55in al,dx ;get col datacmp al,0ffhjz wait1 ;no key is closed ,waitpush ax ;save the col datapush ax call delaymov dx,word ptr io_b

33、ase_addressadd dx,p55ctlmov al,90h ;set command word of 8255aout dx,al ;porta for input,portb for outputmov dx,word ptr io_base_addressadd dx,pb55 pop axout dx,al ;output col data from portbmov dx,word ptr io_base_addressadd dx,pa55in al,dx ;(al) is row data pop bxmov ah,bl ;(ah) is col datanot axmo

34、v si,offset table1mov di,offset charmov cx,24tt:cmp ax,si ;cmp (col,row) with every wordjz nn ;in the tabledec cxjz kstadd si,2inc dijmp ttnn:mov dl,dimov ah,02int 21hpush dxmov al,82hmov dx,word ptr io_base_addressadd dx,p55ctlout dx,al ;set command word of 8255a ;porta for output,portb for inputwa

35、it2:mov al,00mov dx,word ptr io_base_addressadd dx,pa55out dx,al ;porta output 00mov dx,word ptr io_base_addressadd dx,pb55in al,dx ;get col datacmp al,0ffhjnz wait2 ;wait until the key is uppop dxretkey endpdelay proc near push ax ;delay 50ms-100ms push bx push cx push dx mov ah,0 int 1ah mov bx,dx

36、delay1:mov ah,0int 1ahcmp bx,dxjz delay1mov bx,dxdelay2:mov ah,0int 1ahcmp bx,dxjz delay2pop dxpop cxpop bxpop ax retdelay endp int_proc proc far cli push axpush cx push dxpush di push dsmov ax,datamov ds,axmov di,offset lednummov cl,01dis1: mov al,dimov bx,offset ledxlat mov dx,word ptr io_base_add

37、ress add dx,portseg out dx,al mov al,cl mov dx,word ptr io_base_address add dx,portbitout dx,alpush cx mov cx,8000h ;显示时间延迟timedelay: loop timedelaypop cxcmp cl,20h jz quitinc dishl cl,1 mov al,00out dx,aljmp dis1quit: mov dx,word ptr io_base_address add dx,portbit mov al,00 out dx,al mov al,20h ;se

38、nd eoi out 0a0h,al out 20h,al mov cx,0ffffhloopx: nop loop loopx ;延时 pop dspop di pop dxpop cx pop ax sti iretint_proc endpfindtpc proc near;查找tpc卡资源并显示pushadpushfdmovax,0b101hint1ahjcfindtpc_notfind;检查pci bios是否存在movax,0b102hmovcx,io_plx_device_idmovdx,io_plx_vendor_idmovsi,0int1ahjcfindtpc_notfind

39、;检查tpc卡是否安装,设备号、厂商号movax,0b10ahmovdi,02chint1ahjcfindtpc_notfindcmpecx,io_plx_sub_idjnzfindtpc_notfind;检查tpc卡是否安装,子设备号、厂商号movax,0b10ahmovdi,14hint1ahjcfindtpc_notfind;读tpc卡9054芯片i/o基址信息movdword ptr io_9054base_address,ecxandecx,1jzfindtpc_notfind;检查是否为i/o基址信息 movecx,dword ptr io_9054base_addressande

40、cx,0fffffffeh movdword ptr io_9054base_address,ecx ;去除i/o指示位并保存movax,0b10ahmovdi,18hint1ahjcfindtpc_notfind;读tpc卡i/o基址信息movdword ptr io_base_address,ecxandecx,1jzfindtpc_notfind;检查是否为i/o基址信息movecx,dword ptr io_base_addressandecx,0fffffffehmovdword ptr io_base_address,ecx;去除i/o指示位并保存movax,0b10ahmovdi

41、,3chint1ahjcfindtpc_notfind;读tpc卡中断信息andcx,0ffhmovword ptr interrupt_line,cx;去除interrupt其它指示位并保存 movdx,offset io9054baseaddress;显示i/o提示信息movah,09hint21h movax,word ptr io_9054base_addresscalldispword;显示i/o基地址movdx,offset iobaseaddress;显示i/o提示信息movah,09hint21hmovax,word ptr io_base_addresscalldispword;显示i/o基地址movdx,offset intnumber;显示interrupt提示信息movah,09