接口技术计算器设计课程设计.doc

接口技术计算器设计课程设计

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2

个人收集整理 勿做商业用途

目 录

一、 引言 ……………………………………………………………………………4
二、 实验题目及要求………………………………………………………………5
三、 硬件电路 ………………………………………………………………………5
2。1、键盘输入模块…………………………………………………………………5
2。2、可编程并行通信接口芯片8255A ……………………………………………6
2.3、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0～9，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PB7~PB0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0~9座位数字健，+、—、=作为加、减和等号功能键,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PA7～PA0、PB7～PB0、PC7～PC0.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（PC7～PC4）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（PC3~PC0）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（D0～D7）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
8255A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
8253
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
D7
1
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
CLK0
OUT0
GET0
GND
12
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
0UT1
CLK1
GATE1
OUT2
GATE2

A1
WR
A0
CS
CKL2
RD
+5v
13
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_device_id equ 05406h ;TPC卡设备ID
io_plx_vendor_id equ 010b5h ;TPC卡厂商ID
IO_PLX_SUB_ID EQU 0905410B5H ；TPC卡子设备及厂商ID
TIM_CTL EQU 203H-200H ;8253端口地址
TIMER0 EQU 200H—200H
TIMER1 EQU 201H-200H
MODE03 EQU 36H ；8253端口数据
MODE12 EQU 74H
INTA00 EQU 20H
INTA01 EQU 21H
PORTSEG EQU 211H-200H ；数码管端口地址
PORTBIT EQU 210H—200H

pa55 equ 218h-200H ;8255端口
pb55 equ 219h—200H
p55ctl equ 21bh—200H

data segment
csreg dw ？
ipreg dw ？ ;旧中断向量保存空间
io_9054base_address db 4 DUP（0） ；TPC卡PCI接口芯片I/O基地址暂存空间
io_base_address db 4 DUP(0) ；TPC卡I/O基地址暂存空间
interrupt_line db 2 DUP(0） ;TPC卡中断号暂存空间
pcicardnotfind db 0dh，0ah,’TPC pci card not find or address/interrupt error ！！!’,0dh,0ah,’＄'
io9054baseaddress db 0dh，0ah,'TPC pci card 9054 Chip I/O Base Address ： ’，’＄'
iobaseaddress db 0dh,0ah,'TPC pci card I/O Base Address ： ',’$'
intnumber db 0dh，0ah,’TPC pci card Interrupt Line : '，’$'
enter_return db 0dh，0ah，’＄’
MESS DB ’8253A TIMER0 IN MODE3！ COUNT=0200H’，0AH,0DH
DB ’8253A TIMER1 IN MODE2! COUNT=0aH’,0AH，0DH，'$'
irq_vect db 08h,09h,0ah，0bh，0ch，0dh，0eh，0fh,70h,71h,72h，73h,74h,75h，76h,77h
;新的中断向量，中断0-7的向量为:08h—0fh，中断8-15的向量为:70h-77h
irq_mask_0_7_table db 011111110b，011111101b,011111011b，011110111b
db 011101111b,011011111b，010111111b,001111111b
db 011111011b，011111011b,011111011b,011111011b
db 011111011b,011111011b，011111011b,011111011b
;新的中断掩码,中断0-7时从低至高相应位为零,中断8-15时第2位为零
irq_mask_8_15_table db 0ffh,0ffh，0ffh,0ffh,0ffh，0ffh,0ffh,0ffh
db 011111110b，011111101b,011111011b，011110111b
db 011101111b，011011111b，010111111b,001111111b
;新的中断掩码，中断0—7时全一,中断8—15时从低至高相应位为零
INTMASK DB ？
LED DB 3FH，06，5BH,4FH,66H，6DH，7DH，07,7FH，6FH，40H
DB 0AH，0DH，'$'
table1 dw 0101h，0102h，0104h，0108h，0110h,0120h,0140h,0180h
dw 0201h，0202h,0204h，0208h,0210h，0220h,0240h,0280h
dw 0401h,0402h，0404h,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 db 0
LedNum db 6 dup （？）
data ends
stacks segment
db 100 dup （？)
STA DW 512 DUP （?)
TOP EQU LENGTH STA
stacks ends
code segment
assume cs：code，ds：data，ss:stacks,es:data
start：
；Enable Local Interrupt Input
。386
cli
mov ax，data
mov ds,ax
mov es,ax
mov ax,stacks
mov ss,ax
call findtpc ;查找TPC卡资源并显示

MOV DX,word ptr io_base_address ；初始化8253
add dx，TIM_CTL
MOV AL，MODE03
OUT DX，AL
MOV DX，word ptr io_base_address
add dx，TIMER0
MOV AL,00h
OUT DX，AL
MOV AL,02H
OUT DX,AL
MOV DX,word ptr io_base_address
add dx，TIM_CTL
MOV AL，MODE12
OUT DX,AL
MOV DX，word ptr io_base_address
add dx，TIMER1
MOV AL,0aH
OUT DX，AL
MOV AL，00
OUT DX，AL
MOV DX,OFFSET MESS
MOV AH，09
INT 21H

MOV DX,OFFSET MES ;显示提示
MOV AH，09
INT 21H

mov dx,word ptr io_9054base_address
add 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+bx]
mov ah，35h
int 21h
mov ax,es
mov csreg，ax
mov ipreg,bx

mov bx,word ptr interrupt_line ；设置新中断向量
mov al,byte ptr ［irq_vect+bx］
mov cx,cs
mov ds,cx
mov dx，offset int_proc
mov ah，25h
int 21h

mov ax，data
mov ds，ax
mov es，ax
in al, 21h ；设置中断掩码
mov bx,word ptr interrupt_line
mov ah,byte ptr ［irq_mask_0_7_table+bx]
and al,ah
out 21h, al
in al， 0a1h
mov bx，word ptr interrupt_line
mov ah,byte ptr [irq_mask_8_15_table+bx]
and al，ah
out 0a1h, al

sti ;开中断

Reset：
;initialization
LEA BX,num1
CALL ClearNum
LEA BX,num2
CALL ClearNum
MOV byte ptr count,0

LEA BX，num1
CALL LedShow
FirstRead:
LEA BX,num1
CALL ReadNum
CMP byte ptr operator，4
JZ Reset
CMP byte ptr operator,5
JZ FunExit
LoopRead：
MOV DL，operator
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 FunMinus
MidJmp2:
JMP FirstRead
MidJmp3：
JMP Reset
;several choice for the prior operator
FunAdd:
CALL AddNum
LEA BX,num1
JMP Ope2

FunMinus:
CALL MinusNum
LEA BX,num1
Ope2:
CALL LedShow
LEA BX，num2
CALL ClearNum
LEA BX，num1
CALL ClearNum
JMP FirstRead

FunEqual：
JMP Reset

FunClear:
JMP Reset

FunExit:
JMP Exit

ErrorOut：
；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 LedShow
ErrorGet:
;reset the error status
;only R and E can pass
CALL key
CMP DL,'E'
JZ FunExit
CMP DL,’R'
JZ MidJmp3
JMP ErrorGet

Judge:
CMP byte ptr operator,3
JZ MidJmp2

Exit： cli
mov bx，word ptr interrupt_line ；恢复中断掩码
mov ah，byte ptr [irq_mask_0_7_table+bx]
not ah
in al, 21h
or al, ah
out 21h, al
mov bx,word ptr interrupt_line
mov ah,byte ptr [irq_mask_8_15_table+bx]
not ah
in al， 0a1h
or al, ah
out 0a1h, al

mov bx，word ptr interrupt_line ;恢复原中断向量
mov al,byte ptr ［irq_vect+bx]
mov dx,ipreg
mov cx,csreg
mov ds，cx
mov ah,25h
int 21h

mov ax,data ;设置 tpc 卡中9054芯片io口，关闭中断
mov ds,ax
mov dx,word ptr io_9054base_address
add dx，68h
in ax,dx
and ax，0f7ffh
out dx,ax

mov ax，4c00h
int 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 DX
Readin:
；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 ExitRead
;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 AL,'9’
JA Readin

;number
CMP byte ptr count，6
JZ Readin

LeftMove:
;mov the number
MOV CX,5
MOV SI，0
MoveData：
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 Readin

ExitRead:
MOV count，0
POP DX
POP CX
POP AX
ret
ReadNum endp

MidJmp:
JMP ErrorOut
AddNum proc
；add num1 and num2
MOV CX,6
LEA BX，num1
DEC BX
AND CX,CX
AddLoop:
MOV SI,CX
MOV AL,[BX+SI］
ADC AL，［BX+SI+6]
AAA
MOV [BX][SI],AL
LOOP AddLoop
JC MidJmp
ret
AddNum endp

MinusNum proc
；minus num1 and num2
MOV CX,6
LEA BX，num1
DEC BX
AND CX,CX
MinusLoop：
MOV SI，CX
MOV AL，［BX+SI］
SBB AL,［BX+SI+6］
AAS
MOV ［BX][SI],AL
LOOP MinusLoop
JC MidJmp
ret
MinusNum endp

LedShow 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,0
ShowLoop:
MOV AL,［BX+SI]
PUSH DI
ADD DI,SI
MOV [DI］，AL
POP DI
INC SI
LOOP ShowLoop
ret
LedShow endp

ClearNum proc
;clear the number
；provide number address to BX
MOV CX，6
DEC BX
ClearZero:
MOV SI,CX
MOV byte ptr [BX+SI］,0
LOOP ClearZero
ret
ClearNum endp

key proc near
kst:
mov al,82h
MOV DX,word ptr io_base_address
add dx,p55ctl
out dx,al ；set command word of 8255a
;porta for output，portb for input
wait1:
next：
mov al,00
MOV DX，word ptr io_base_address
add dx,pa55
out dx,al ；porta output 00
MOV DX，word ptr io_base_address
add dx，pb55
in al,dx ；get col data
cmp al，0ffh
jz wait1 ；no key is closed ,wait
push ax ;save the col data
push ax

call delay

MOV DX,word ptr io_base_address
add dx,p55ctl
mov al,90h ；set command word of 8255a
out dx，al ;porta for input，portb for output
MOV DX，word ptr io_base_address
add dx，pb55
pop ax
out dx,al ；output col data from portb
MOV DX,word ptr io_base_address
add dx，pa55
in al，dx ;(al） is row data
pop bx
mov ah，bl ；(ah） is col data
not ax
mov si，offset table1
mov di，offset char
mov cx,24
tt：
cmp ax,[si］ ；cmp (col，row) with every word
jz nn ；in the table
dec cx
jz kst
add si,2
inc di
jmp tt
nn:
mov dl，［di］
mov ah，02
int 21h
push dx
mov al，82h
MOV DX，word ptr io_base_address
add dx，p55ctl
out dx，al ;set command word of 8255a
;porta for output，portb for input
wait2：
mov al,00
MOV DX,word ptr io_base_address
add dx,pa55
out dx,al ;porta output 00
MOV DX,word ptr io_base_address
add dx,pb55
in al，dx ;get col data
cmp al,0ffh
jnz wait2 ;wait until the key is up
pop dx
ret
key endp

delay proc near
push ax ;delay 50ms--100ms
push bx
push cx
push dx
mov ah,0
int 1ah
mov bx,dx
delay1：
mov ah,0
int 1ah
cmp bx，dx
jz delay1
mov bx,dx
delay2：
mov ah,0
int 1ah
cmp bx,dx
jz delay2
pop dx
pop cx
pop bx
pop ax
ret
delay endp

int_proc proc far
cli
push ax
PUSH CX
push dx
PUSH DI
push ds
MOV AX，DATA
MOV DS,AX
MOV DI,OFFSET LedNum
MOV CL,01
DIS1: MOV AL,［DI]
MOV BX,OFFSET LED
XLAT
MOV DX,word ptr io_base_address
add dx,PORTSEG
OUT DX,AL
MOV AL，CL
MOV DX,word ptr io_base_address
add dx,PORTBIT
OUT DX，AL
PUSH CX
MOV CX，8000H ；显示时间延迟
TimeDELAY： LOOP TimeDELAY
POP CX
CMP CL,20H
JZ QUIT
INC DI
SHL CL，1
MOV AL，00
OUT DX，AL
JMP DIS1
QUIT:
MOV DX，word ptr io_base_address
add dx,PORTBIT
MOV AL，00
OUT DX，AL

mov al，20h ;Send EOI
out 0a0h,al
out 20h，al
mov cx,0ffffh
loopx:
nop
loop loopx ；延时
pop ds
POP DI
pop dx
POP CX
pop ax
sti
iret
int_proc endp

fin