接口技術(shù)計算器設計

1、一、引言 4二、實驗題目及要求 5三、硬件電路 52.1、鍵盤輸入模塊 52.2、可編程并行通信接口芯片 8255A 62.3、可編程定時器/計數(shù)器 9四、源程序 10六、課程設計體會2526七、參考文獻本學期我們學習了微型計算機技術(shù)及應用這門應用性很強的課程，通 過平時的上機實驗，使我們初步了解了8086系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及部分芯片結(jié)構(gòu)，為了進一步鞏固和檢測所學知識，我選擇基于8086CPU勺模擬計算器設計。要完成設計首先需要構(gòu)建簡單的微型計算機應用系統(tǒng)，其次是 確定組成各部件的芯片，然后畫原理圖，根據(jù)相應的原理以及實現(xiàn)過程， 編寫出相應的匯編代碼。再根據(jù)原理圖連接硬件電路，電路連接完成后進

2、行調(diào)試。設計過程中我們用到了 8088CPU可編程計時器8253、可編程并 行輸入/輸出芯片8255A 74LS138矩陣式鍵盤、六位七段 LED數(shù)碼管。 我們的模擬計算器能實現(xiàn)2位十進制數(shù)以內(nèi)的及減法運算。模擬計算器設計一、概述設計題目及要求：1. 通過小鍵盤做加減運算。七段數(shù)碼管顯示器作輸入數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)的顯示。2. 數(shù)字用小鍵盤09, R, P, M G作功能鍵R開始運算（包括撤銷運算），顯示 0'P+m-g=E 退出返回dos3運算順序：a. 輸入一原始數(shù)據(jù)顯示器跟隨顯示b. 按+或 -顯示器內(nèi)容不變c. 再輸入一數(shù)據(jù)，顯示器跟隨顯示。d. 按=顯示器顯示結(jié)果數(shù)據(jù)，當超出能顯示

3、的最大值，顯示F （溢出）e. 按R重新開始運算f. 按E,結(jié)束退出設計思路：首先利用程序不斷掃描鍵盤是不是有輸入， 如果沒有就一直掃描， 如果有就停止掃描，完成輸入，利用匯編的程序核對輸入鍵的數(shù)值， 通過調(diào)用子程 序?qū)崿F(xiàn)2位十進制數(shù)以內(nèi)的及減法運算。運算完成后將運算的結(jié)果儲存并顯示到 LED顯示器上。硬件電路設計硬件電路 鍵盤輸入及LED數(shù)碼管通過8255A接口與系統(tǒng)總線連接，鍵盤的16個 按鍵組成8*2矩陣，其中8根矩陣線作為8255A的輸出線與PB& PB0連接，2根 矩陣線作為8255A的輸入線與PC7 PC6連接。鍵盤采用逐次掃描原理，16個按鍵 中09座位數(shù)字健，+、-、=

4、作為加、減和等號功能鍵，C為清零鍵。1、鍵盤輸入模塊鍵盤是常用信息輸入元件，其實鍵盤也是由一個個按鈕組成，如果是獨立按鈕的話必須要需要一個I/O 口對它進行檢測，而鍵盤往往這需要鍵盤按鈕數(shù)一半的I/O 口數(shù)對它進行檢測，也許對一個比較簡單的系統(tǒng)I/O 口數(shù)一般不是問題，但對于一個大型、復雜的系統(tǒng)來說I/O資源就顯得非常珍貴了，盡量減少I/O使用是非常利于降低成本，另外一方面鍵盤比用獨立按鍵要美觀。我們設計時使用的是8*2行列式鍵盤，如圖 2-1所示。圖中有8行2列，8根行線與PA口相連，2根列線與PC口的PC6 PC7相連。PA PB 口要么全部輸入或輸出。PC 口可以進行輸入和輸出。按鍵設置

5、在行、類交點處(數(shù)字或字符為其鍵號)，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。當列線通過上拉電阻接+5V時，就被鉗位在高電平狀態(tài)。鍵盤中有無按鍵按下是由行線送入全掃描字、列線讀入行線狀態(tài)來判 斷。這就是：給航線所有I/O線均置成低電平，然后讀入列線電平狀態(tài)。如國有按鍵盤下，總會有一根列線電平被拉至低電平，從而使列線輸入不全為1。圖2-1鍵盤電路圖2-2數(shù)碼管電路2、可編程并行通信接口芯片8255A(1 )并行輸入/輸出端口 A，B，C8255A內(nèi)部包括三個8位的輸入輸出端口，分別是端口A、端口 B、端口 C,相應信號線是PA7PA0、PB7PB0、PC7PC0。端口都是 8位，都可以作為輸入或輸出。

6、通常將端口 A和端口 B定義為輸入/輸出的數(shù)據(jù)端口，而端口C則既可以作數(shù)據(jù)端口，又可以作為端口A和端口 B的狀態(tài)和控制信息的傳送端口。(2) A組和B組控制部件端口 A和端口 C的高4位（PC7PC4）構(gòu)成A組；由A組控 制部件實現(xiàn)控制功能。端口 B和端口 C的低4位（PC3PC0 ）構(gòu)成B組；由B組控制部件實現(xiàn)控制功能。A組和B組利用各自的控制單元來接收讀寫控制部件的命令和CPU通過數(shù)據(jù)總線（DOD7）送來的控制字，并根據(jù)他們來定義各個端口的操作方式。（3）數(shù)據(jù)總線緩沖存儲器三態(tài)雙向8位緩沖器，是 8255A與8086CPU之間的數(shù)據(jù)接口。 與I/O操作有關(guān)的數(shù)據(jù)、控制字和狀態(tài)信息都是通過該

7、緩沖器進行傳 送。（4）讀/寫控制部件FA2PM2u4039PAD338437RDCSS36GNt635aF754AO33PC7032pcT1103LPCSIIR255A30PC4122PCO1328pcT1427PC20536PCS1625ebcTITFBIL823PB2田222021PA5PA6PA7RESETElEQD3OSDGvccPB7PB6PBSPB3根據(jù)控制命令向各個功能部件發(fā)出操作指令。圖2-3.8255A芯片圖8255A完成讀/寫控制功能的部件。能接收 CPU的控制命令，并RD, WR讀、寫控制信號：由CS片選信號：由CPU輸入，有效時表示該 8255A被選中。CPU輸入。R

8、D有效表示 CPU讀8255A , WR有效表示 CPU寫8255A。RESET復位信號：由CPU輸入。RESET信號有效，清除8255A中所有控制字寄存器內(nèi)容，并將各個端口置成輸入 方式。圖2-4 .8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)定義工作方式控制字:100X冥X工作萬式0: 8255A中各端口的基本輸入/輸出萬式。D? D& D$ 6 5 D? D D°定義端口 A為方式標志位ixPC廠PC。為輸人OxPC lPC°為洽出“端口 B箍入足文端口 B為方式0Jh（PCPG）為輸入I 0z（PC7-PC）為輸出端口A楡入Ol端口 A輸出圖2-5 .8255A工作方式控制3、可編程

9、計數(shù)器/定時器8253具有3個獨立的計數(shù)通道，采用減1計數(shù)方式。在門控信號有效時，每輸入1個計數(shù)脈沖，通道作 1次計數(shù)操作。當計 數(shù)脈沖是已知周期的時鐘信號時，計數(shù)就 成為定時。（1）、8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)8253芯片有24條引腳，封裝在雙列直插式陶瓷管殼內(nèi)。1.數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器與系統(tǒng)總線連接,DD6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GET0GND122433425160782539889716151423+5WRRDSAACKLGATEOUTCLK1GATE1UT18位雙 向，與CPU交換信息的通道。這是8253與CPU之間的數(shù)據(jù)接口，它由8位雙向三態(tài)緩沖寄存器構(gòu)成， 是CPU

10、與 8253 之間交換信息的必經(jīng)之路。2.讀/寫控制讀/寫控制分別連接系統(tǒng)的IOR和IOW由CPU控制著訪問8253的內(nèi)部通道接收CPU送入的讀/寫控制信號，并完成對芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能，因此，它實際上是8253芯片內(nèi)部的控制器。A1A0端口選擇信號，由CPU俞入。8253 內(nèi)部有3個獨立的通道和一個控制字寄存器，它們構(gòu)成8253芯片的4個端口，CPU可對3個通道進行讀/寫操作 3對控制字寄存器進行寫操作。這4個端口地址由最低2位地址碼A1、A0來選擇。一、源程序；386以上微機適用;純dos下才能使用;tasm4.1或以上編譯.*JJ;* LED *;8255 端口.*io_plx_

11、device_id io_plx_ve ndor_id IO PLX SUB IDequ 05406h ;TPC 卡設備 IDequ 010b5h ;TPC 卡廠商 IDEQU 0905410B5H ;TPC卡子設備及廠商IDTIM_CTL EQU 203H-200H ;8253 端口地址TIMER0TIMER1MODE03MODE12INTA00INTA01EQU 200H-200HEQU 201H-200HEQU 36H;8253 端口數(shù)據(jù)EQU 74HEQU 20HEQU 21HPORTSEGEQU 211H-200H ;數(shù)碼管端口地址PORTBITEQU 210H-200Hpa55 e

12、qu 218h-200H pb55 equ 219h-200H p55ctl equ 21bh-200Hdata segme ntcsreg dw ?ipreg dw ?;舊中斷向量保存空間io_9054base_address db 4 DUP(O) ;TPC 卡 PCI 接口芯片 I/O 基地址暫存空間 io_base_address db 4 DUP(0) ;TPC卡 I/O 基地址暫存空間in terrupt_li ne pcicard notfind error !',0dh,0ah,'$'db 2 DUP(0);TPC卡中斷號暫存空間db 0dh,0ah,&

13、#39;TPC pci card not find or address/i nterruptio9054baseaddress','$'iobaseaddressdb 0dh,0ah,'TPC pci card 9054 Chip I/O Base Address :db 0dh,0ah,'TPC pci card I/O Base Address : ','$'intn umberdb 0dh,0ah,'TPC pci card In terrupt Line :','$'en ter_retu

14、rndb 0dh,0ah,'$'MESS DB '8253A TIMER0 IN MODE3! COUNT=0200H',0AH,0DHDB '8253A TIMER1 IN MODE2! COUNT=0aH',0AH,0DH,'$' irq_vectdb08h,09h,0ah,0bh,0ch,0dh,0eh,0fh,70h,71h,72h,73h,74h,75h,76h,77h;新的中斷向量,中斷0-7的向量為:08h-0fh,中斷8-15的向量為:70h-77hirq_mask_0_7_table db 011111110b,

15、011111101b,011111011b,011110111bdb 011101111b,011011111b,010111111b,001111111bdb 011111011b,011111011b,011111011b,011111011bdb 011111011b,011111011b,011111011b,011111011b;新的中斷掩碼,中斷0-7時從低至高相應位為零,中斷8-15時第2位為零irq_mask_8_15_table db 0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,0ffhdb 011111110b,011111101b,0111110

16、11b,011110111bdb 011101111b,011011111b,010111111b,001111111b;新的中斷掩碼,中斷0-7時全一,中斷8-15時從低至高相應位為零INTMASK DB ?LED DB 3FH,06,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07,7FH,6FH,40HDB 0AH,0DH,'$'tablel dw 0101h,0102h,0104h,0108h,0110h,0120h,0140h,0180hdw 0201h,0202h,0204h,0208h,0210h,0220h,0240h,0280hdw 0401h,0402h,040

17、4h,0408h,0410h,0420h,0440h,0480hchar db 'CDEFBA9845673210 RPMG' mes db 'PLAY ANY KEY IN THE SMALL KEYBOARD! ',0ah,0dhdb 'IT WILL BE ON THE SCREEN! END WITH R or ANY KEY',0ah,0dh,'$' ;extra datanuml db 6 dup (?) num2 db 6 dup (?) result db 6 dup (?) count db 0 operator

18、 db 0LedNum db 6 dup (?) data ends stacks segme nt db 100 dup (?)STA DW 512 DUP (?)TOP EQU LENGTH STAstacks endscode segme ntassume cs:code,ds:data,ss:stacks,es:datastart:;En able Local In terrupt In put.386climov ax,datamov ds,axmov es,axmov ax,stacksmov ss,axcall findtpc;查找TPC卡資源并顯示MOV DX,word ptr

19、 io_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,O

20、FFSET MESSMOV AH,09INT 21HMOV DX,OFFSET MES ;顯示提示MOV AH,09INT 21Hmov dx,word ptr io_9054base_addressadd dx,68h ; 設置tpc 卡中9054芯片io 口 ,使能中斷 in ax,dxor ax,0900hout dx,axmov bx,word ptr in terrupt_li ne ;保存原中斷向量mov al,byte ptr irq_vect+bxmov ah,35hint 21hmov ax,esmov csreg,axmov ipreg,bxmov bx,word ptr

21、in terrupt_li ne ;設置新中斷向量mov al,byte ptr irq_vect+bxmov cx,csmov ds,cxmov dx,offset in t_procmov ah,25hint 21hmov ax,datamov ds,axmov es,axin al, 21h;設置中斷掩碼mov bx,word ptr in terrupt_li nemov ah,byte ptr irq_mask_0_7_table+bx and al,ahout 21h, alin al, 0a1hmov bx,word ptr in terrupt_li nemov ah,byte

22、 ptr irq_mask_8_15_table+bx and al,ahout 0a1h, alsti;開中斷Reset:;in itializatio nLEA BX, num1CALL ClearNumLEA BX, num2CALL ClearNumMOV byte ptr count,。LEA BX, num1CALL LedShowFirstRead:LEA BX, num1CALL ReadNumCMP byte ptr operator,4JZ ResetCMP byte ptr operator,5JZ Fun ExitLoopRead:MOV DL,operatorLEA

23、BX, num2CALL ReadNumCMP byte ptr operator,4JZ ResetCMP byte ptr operator,5JZ Fun ExitCMP DL,1JZ Fun AddCMP DL,2JZ FunMinusMidJmp2:JMP FirstReadMidJmp3:JMP Reset;several choice for the prior operatorFun Add:CALL AddNumLEA BX, num1JMP Ope2FunMinus:CALL Min usNumLEA BX, num1Ope2:CALL LedShowLEA BX, num

24、2CALL ClearNumLEA BX, num1CALL ClearNumJMP FirstReadFun Equal:JMP ResetFun Clear:JMP ResetFun Exit:JMP ExitErrorOut:;output the error messageMOV word ptr nu m1,0A0AHMOV word ptr num1+2,0A0AHMOV word ptr num1+4,0A0AHLEA BX, num1call LedShowErrorGet:;reset the error status;only R and E can passCALL ke

25、yCMP DL,'E'JZ Fun ExitCMP DL,'R'JZ MidJmp3JMP ErrorGetJudge:CMP byte ptr operator,3JZ MidJmp2Exit: climov bx,word ptr interrupt_line;恢復中斷掩碼mov ah,byte ptr irq_mask_0_7_table+bx not ahin al, 21hor al, ahout 21h, almov bx,word ptr in terrupt_li nemov ah,byte ptr irq_mask_8_15_table+bx

26、not ahin al, 0a1hor al, ahout 0a1h, almov bx,word ptr interrupt_line;恢復原中斷向量mov al,byte ptr irq_vect+bxmov dx,ipregmov cx,csregmov ds,cxmov ah,25hint 21hmov ax,data ;設置tpc 卡中9054芯片io 口,關(guān)閉中斷 mov ds,axmov dx,word ptr io_9054base_addressadd dx,68hin ax,dxand ax,0f7ffhout dx,axmov ax,4c00hint 21h;退出Read

27、Num proc;if you want to use this procedure;you must provide the nu mber address to BXPUSH AXPUSH CXPUSH DXRead in:;en ter the first nu mberPUSH BXcall key;get a char in (dl) and display itPOP BXMOV AL,DL;operator symbol;plusMOV byte ptr operator,1CMP AL,卩JZ ExitRead;min usMOV byte ptr operator,2CMP

28、AL,'M'JZ ExitRead;equalMOV byte ptr operator,3CMP AL,'G'JZ ExitRead;clearMOV byte ptr operator,4CMP AL,'R'JZ ExitRead;exitMOV byte ptr operator,5CMP AL,'E'JZ ExitRead;illegal symbolCMP AL,'0'JB Readi nCMP AL,9JA Readi n;nu mberCMP byte ptr count,6JZ Readi nLef

29、tMove:;mov the nu mberMOV CX,5MOV SI,0MoveData:MOV DL,BX+SI+1MOV BX+SI,DLINC SILOOP MoveData;in sert the nu mberAND AL,0FHMOV BX+5,ALcall LedShowINC cou ntJMP ReadinExitRead:MOV cou nt,0POP DXPOP CXPOP AXretReadNum endpMidJmp:JMP ErrorOutAddNum proc;add numl and num2MOV CX,6LEA BX, num1DEC BXAND CX,

30、CXAddLoop:MOV SI,CXMOV AL,BX+SIADC AL,BX+SI+6AAAMOV BXSI,ALLOOP AddLoopJC MidJmp retAddNum endpMinu sNum proc;minus num1 and num2MOV CX,6LEA BX, num1DEC BXAND CX,CXMinu sLoop:MOV SI,CXMOV AL,BX+SISBB AL,BX+SI+6AASMOV BXSI,ALLOOP Minu sLoopJC MidJmp retMinu sNum endpLedShow proc;simulate LED show;pro

31、vide the nu mber address to BX;clear LED segme ntPUSH BXLEA BX, LedNumADD BX,2CALL ClearNumPOP BX;Move the data to LED segme ntLEA DI,LedNumMOV CX,6MOV SI,0ShowLoop:MOV AL,BX+SIPUSH DIADD DI,SIMOV DI,ALPOP DIINC SILOOP ShowLoopretLedShow endpClearNum proc ;clear the nu mber ;provide nu mber address

32、to BXMOV CX,6DEC BXClearZero:MOV SI,CXMOV byte ptr BX+SI,0LOOP ClearZeroretClearNum endpkey proc n earkst:mov al,82hMOV DX,word ptr io_base_addressadd dx,p55ctlout dx,al;set comma nd word of 8255a;porta for output,portb for in put wait1:n ext:mov al,00MOV DX,word ptr io_base_addressadd dx,pa55out dx

33、,al;porta output 00MOV DX,word ptr io_base_addressadd dx,pb55 in al,dx cmp al,0ffh jz wait1 push ax;get col data;no key is closed ,wait ;save the col datapush axcall delayMOV DX,word ptr io_base_addressadd dx,p55ctlmov al,90h;set comma nd word of 8255aout dx,al;porta for in put,portb for outputMOV D

34、X,word ptr io_base_addressadd dx,pb55pop axout dx,al;output col data from portbMOV DX,word ptr io_base_addressadd dx,pa55in al,dx;(al) is row datapop bxmov ah,bl;(ah) is col datanot axmov si,offset table1mov di,offset charmov cx,24tt:cmp ax,si;cmp (col,row) with every wordjz nn;in the tabledec cxjz

35、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 comma nd word of 8255a;porta for output,portb for inputwait2:mov al,00MOV DX,word ptr io_base_address add dx,pa55out dx,al;porta output 00MOV DX,word ptr io_base_address add

36、dx,pb55in al,dx;get col datacmp al,0ffhjnz wait2;wait un til the key is uppop dx retkey endpdelay proc n earpush ax ;delay 50ms-100mspush bxpush cxpush dxmov ah,0int 1ahmov bx,dxdelay1:mov ah,0int 1ahcmpbx,dxjzdelay1movbx,dxdelay2:movah,0int1ahcmpbx,dxjz delay2popdxpopcxpopbxpopaxretdelay endpin t_p

37、roc proc far cli push axPUSH CX push dxPUSH DIpush dsMOVAX,DATAMOVDS,AXMOVDI,OFFSET LedNumMOVCL,01DIS1: MOVAL,DIMOVBX,OFFSET LEDXLATMOV DX,word ptr io_base_addressadd dx,PORTSEGOUTDX,ALMOVAL,CLMOV DX,word ptr io_base_addressadd dx,PORTBITOUTDX,ALPUSHCXMOVCX,8000H;顯示時間延遲TimeDELAY: LOOP TimeDELAYPOPCX

38、CMPCL,20HJZQUITINCDISHLCL,1MOVAL,00OUTDX,ALJMPDIS1QUIT:MOV DX,word ptr io_base_address add dx,PORTBITMOV AL,00OUT DX,ALmov al,20h;Send EOIout 0a0h,alout 20h,almov cx,0ffffhloopx:nop延時loop loopx;pop dsPOP DIpop dxPOP CXpop axstiiret in t_proc endp;檢查PCI BIOS是否存在fin dtpc proc n ear pushad pushfd MOVX,

39、0B101H INT 1AHJC findtpc_notfind；查找TPC卡資源并顯示MOVX,0B102HMOVCX,io_plx_device_idMOV)X,io_plx_ve ndor_id MO>SI,0INT 1AHJC findtpc_notfind；檢查TPC卡是否安裝,設備號、廠商號MOVX,0B10AHMOV)I,02CHINT 1AHJC findtpc_notfindCMPE CX,IO_PLX_SUBDJNZfi ndtpc_notfi nd；檢查TPC卡是否安裝,子設備號、廠商號MOVX,0B10AHMOVDI,14HINT 1AHJC findtpc_no

40、tfind;讀TPC卡9054芯片I/O基址信息movdword ptr io_9054base_address,ecxand ecx,1jz findtpc_notfind;檢查是否為i/o基址信息mov ecx,dword ptr io_9054base_addressand ecx,0fffffffehmov dword ptr io_9054base_address,ecx ; 去除 i/o 指示位并保存MOVX,0B10AHMOVDI,18HINT 1AHJC findtpc_notfind;讀 TPC卡 I/O 基址信息movdword ptr io_base_address,ec

41、xand ecx,1jz findtpc_notfind;檢查是否為i/o基址信息movecx,dword ptr io_base_addressand ecx,0fffffffehmovdword ptr io_base_address,ecx ;去除 i/o 指示位并保存MOVX,0B10AHMOV)I,3CHINT 1AHJC findtpc_notfind;讀 TPC卡中斷信息and cx,0ffhmovword ptr interrupt_line,cx;去除 interrupt其它指示位并保存mov dx,offset io9054baseaddress ; 顯示 i/o 提示信息 movah,09h int 21hmov ax,word ptr io_9054base_addresscall dispword;顯示 i/o 基地址movdx,offset iobaseaddress;顯示 i/o 提示信息movah,09h int 21hmovax,word ptr io_base_addresscall dispword;顯示 i/o 基地址movdx,offset intnumber;顯示 interrupt 提示信息movah,09h int 21hmovax,wor