計算機波形顯示軟件設(shè)計(微機原理)

武漢理工大學(xué)《微機原理與接口技術(shù)》課程設(shè)計說明書目錄TOC\o"1-3"\h\u20364摘要 1238641總體設(shè)計 2143371.1總體設(shè)計思路 3308471.3程序流程圖 3201282程序設(shè)計與實現(xiàn) 5104772.1初始條件 5102162.2設(shè)置屏幕顯示方式 590312.3輸出文本信息 688082.4鍵盤處理子程序 76982.5繪制圖形 8297752.6繪制坐標系 894402.7清屏過程 1031792.8繪制波形曲線 1137112.9相位及幅值的改變 13125003程序調(diào)試及結(jié)果 1461624總結(jié)與體會 1824532參考文獻 196028附錄1 20摘要通過匯編語言設(shè)計一個運行于計算機的顯示波形的軟件，軟件應(yīng)實現(xiàn)根據(jù)定義的數(shù)組或從鍵盤輸入的數(shù)據(jù)串顯示波形。并通過鍵盤輸入改變波形類型，相位。運用基本程序設(shè)計方法、DOS和BIOS調(diào)用,宏匯編的基本概念和方法，通過上機操作和程序調(diào)試技術(shù)，進行軟件設(shè)計。將計算機理論知識轉(zhuǎn)化為計算機應(yīng)用知識。設(shè)計波形中利用笛卡爾坐標和屏幕像素完成波形繪制，實驗中，利用插標法產(chǎn)生正弦波，繪制一張正弦數(shù)字量表。匯編語言中，可以通過調(diào)用DOC中斷，int21h處理輸入輸出信息，同時還通過BIOS中斷int10h設(shè)置輸出字符的起始位置。通過這些完成波形繪制和變換。關(guān)鍵詞：DOC,BIOS,宏匯編1總體設(shè)計1.1總體設(shè)計思路通過匯編語言產(chǎn)生方波和正弦波，并控制波形的幅值和相位。波形曲線可以看成一個函數(shù)，屏幕是由一個個像素點組成，它可以看成一個笛卡爾坐標系，曲線的每一個點對應(yīng)著一個橫坐標，對應(yīng)著一個縱坐標（函數(shù)值），不同的曲線有不同的函數(shù)，只要找到曲線上點的坐標（函數(shù)值）就可以繪制出不同的曲線，所以，問題的關(guān)鍵就在于如何獲得并顯示出不同波形曲線的函數(shù)值。本實驗中采用查表法產(chǎn)生正弦波，造一張正弦數(shù)字量表，即查函數(shù)表得到的值轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)填表。D/A轉(zhuǎn)換取值范圍為一個周期，采樣點越多，精度越高，本實驗中采樣點為128點/周期。正弦數(shù)字量表中的值為參考值，對于不同幅值的正弦波可以通過把表中的每個值乘以相同的倍數(shù)得到。方波，只需確定其極值，在第一時間段為正，在第二時間段為負，以此類推。1.2程序流程圖程序從初始化開始，首先讓指針指向提示信息一，即在屏幕上顯示：“1sin;2cos;3clear;E/eexit;right/leftchangephase;up/downchangeamplitude”； 當有鍵按下后，如果鍵是1，則轉(zhuǎn)向執(zhí)行產(chǎn)生正弦波的程序；如果鍵不是1，則看鍵是否為2。如果鍵是2，則轉(zhuǎn)向執(zhí)行產(chǎn)生方波的程序；如果鍵也不是2，則看是否為3。如果是3，則轉(zhuǎn)向執(zhí)行清屏的程序；如果也不是3，則看是否為e或者E。如果是e或者E，則轉(zhuǎn)向執(zhí)行結(jié)束程序。以正弦波為例，當程序判斷為按鍵1時，繼續(xù)判斷是否為“→”，“←”，“↑”，“↓”若為是則執(zhí)行右移，左移，幅度變大，幅度減小。其他波形同正弦波，這里不一一累述。結(jié)束結(jié)束開始‘1’按下？正弦波‘2’按下？方波‘3’按下？清屏左鍵按下？左移右鍵按下？右移E/e鍵按下？繪制坐標系設(shè)置屏幕顯示方式輸出提示信息2程序設(shè)計與實現(xiàn)2.1初始條件1.用于調(diào)試程序的IBM兼容PC機一臺；2.安裝DOS/WIN98操作系統(tǒng)或運行于DOS/WIN98兼容方式；3.EDIT等文本編輯器輸入80x86匯編程序，MASM5.0編譯及鏈接程序。2.2設(shè)置屏幕顯示方式IBM-PC的標準顯示適配器，一種是單色顯示，它只能顯示黑白字母、數(shù)字、符號和菱形等簡單的圖形字符，它是以文本方式工作的；另一種是彩色/圖形適配器EGA和VGA，它能以文本和圖形兩種方式工作。在彩色/圖形適配器中把屏幕分成M*N個點陣，每個坐標上的圖像元素就是一個像素。通過調(diào)用BIOS中斷int10h的0號功能可以設(shè)置屏幕的顯示方式。調(diào)用方式如下：入口參數(shù)：AH=0（功能號），AL=設(shè)置方式。部分顯示設(shè)置方式調(diào)用參數(shù)如表2-1。出口參數(shù)：無。表2-1部分顯示設(shè)置方式表調(diào)用參數(shù)AL顯示方式00H40*25黑白字符方式01H40*25彩色字符方式02H80*25黑白字符方式03H80*25彩色字符方式04H320*200彩色圖形方式11H640*480單色圖形12H640*48016色圖形本設(shè)計中選用04號功能，設(shè)置屏幕分辨率為320*200，彩色圖形方式，字符分辨率為80*25。其中屏幕的最左上角坐標為（0,0）。程序模塊如下：;設(shè)置屏幕顯示方式宏setscreenmacro movah,0 moval,04h int10hendm2.3輸出文本信息 為了擁有一個良好的人機交互界面，在程序設(shè)計中，文本提示信息的輸出有著非常重要的作用。匯編語言中，可以通過調(diào)用DOS中斷，int21h處理輸入和輸出信息，同時還可以通過BIOS中斷int10h設(shè)置輸出字符的起始位置。設(shè)置輸出字符的起始位置模塊如下：movah,2;用文本坐標下設(shè)置光標位置movdh, X ;第一個字符輸出的行坐標movdl,Y ;第一個字符輸出的列坐標int10H顯示字符串需要調(diào)用int21h中斷的09號功能。程序模塊如下：;設(shè)置輸出宏，帶參數(shù)outputmacromess ;mess為字符串變量名 movah,2movdh,22 movdl,1 int10H;設(shè)置字符輸出開始位置 movdx,offsetmess movah,9 int21hendm 宏執(zhí)行完成后，將在22行第一列開始輸出變量mess的字符串。2.4鍵盤處理子程序鍵盤處理使用BIOS或者DOS鍵盤中斷，BIOS中斷INT16H,本程序中使用DOS鍵盤中斷，調(diào)用如下： movah,0ch ;清除鍵盤緩沖區(qū) movah,7 ;等待從鍵盤輸入一個字符，不回顯 int21h ；返回參數(shù)AL=按下鍵的ASC碼2.5繪制圖形本設(shè)計選用的屏幕顯示方式為320*200彩色圖形方式，即橫坐標有320個點，縱坐標有200個點，默認左上角為坐標原點（0,0）。要畫出波形曲線，則要每個橫坐標都對應(yīng)著一個縱坐標的值。值不同繪制出的波形曲線也不同。把不同的曲線縱坐標的值儲存在表中，通過查表可以得到不同曲線。每種曲線每周期取128個點，然后在屏幕上繪制出這些點，從而顯示出相應(yīng)的波形曲線。屏幕上的圖形是由多個像素點組成，所以各種曲線也由多個點組成。在指定的坐標位置上寫像素點的方式如下：movah,0chmoval,color ;像素點的顏色(0~3)movcx,col ;列號movdx,row ;行號int10h2.6繪制坐標系由于屏幕默認的原點為左上角為（0,0），要在屏幕中間繪制曲線，所以在繪制前要進行坐標的變換，轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標系，該子程序如下：;繪制笛卡爾坐標系draw_zuobiaoprocnear movcx,0d_heng: ;繪制橫軸 movah,0ch moval,01h;像素的顏色 movdl,100 int10h inccx cmpcx,320 jned_heng movcx,0 movdl,0 2.7清屏過程清屏程序的設(shè)計原理，是用背景色的像素點重新在全屏進行繪制。 clear1: movah,0ch moval,00h;背景色重新刷屏 int10h inccx cmpcx,3202.8繪制波形曲線根據(jù)不同的按鍵值，繪制不同的波形曲線。如：draw_lineprocnear畫線過程,先繪制第一周期pushsi movax,col addbx,ax calld_line popsi calldraw_line12.9相位的改變相位的改變原理是當左/右方向鍵之一按下時，將曲線繪制的起始點向左/右平移10個像素點，然后重新繪制。幅值的改變原理是當上/下方向鍵之一按下時，改變si指針，指向另外一個幅值的函數(shù)表，重新繪制波形曲線。如：;改變相位，右方向鍵按下一次曲線右移10個像素點key_rightprocnear movcx,col addcx,10 movcol,cx cmptemp,1 jzright1 3程序調(diào)試及結(jié)果通過運行程序可實現(xiàn)正弦波，方波，以及兩種種波形的相位改變。調(diào)節(jié)時如重新回到初始頁面，按數(shù)字鍵“3”，即可完成清屏指令并返回最初界面。按e/E退出程序。以下位移及幅值改變以正弦波為例。按下數(shù)字‘1’，顯示兩個周期的正弦波形曲線3-13-1正弦波形按下方向鍵右，曲線向右移動，如圖3-23-2正弦波右移按下方向鍵左，曲線向左移動，如3-33-3正弦波左移按下數(shù)字‘2’，顯示兩個周期的方波形曲線,如圖3-43-4方波按下數(shù)字‘4’，實現(xiàn)清屏；如圖3-53-5清屏按下E/e鍵，程序成功退出4.總結(jié)與體會由于以前對信號發(fā)生器了解太少，剛拿到題目不知從何下手，上網(wǎng)查資料才得以了解信號發(fā)生器。程序運行時還出現(xiàn)很多問題，比如上圖中問題，查了資料才發(fā)現(xiàn)是JZ和JMP的范圍不一樣。BIOS中斷INT10H和DOC中斷INT21H的各種功能比較多，我上網(wǎng)下載了BIOS中斷大全和DOC中斷大全，幫助我理解。在如何可以用匯編語言畫出波形這一問題上，還是在網(wǎng)上查閱了很多資料，小組同學(xué)一起奮斗，最終才得以解決的。通過本次課程設(shè)計，學(xué)會了用匯編語言設(shè)計一個運行于計算機的顯示波形的軟件，軟件應(yīng)實現(xiàn)根據(jù)定義的數(shù)組或從鍵盤輸入的數(shù)據(jù)串顯示波形。掌握了基本程序設(shè)計方法、DOS和BIOS調(diào)用,掌握了宏匯編的基本概念和方法，熟悉上機操作和程序調(diào)試技術(shù)，初步具備了軟件設(shè)計的能力。但在將計算機理論知識轉(zhuǎn)化為計算機應(yīng)用知識的同時，也發(fā)現(xiàn)了許多薄弱環(huán)節(jié)，還不能熟練用匯編語言編程，對計算機領(lǐng)域各門學(xué)科的交叉應(yīng)用還有待加強與提高，更增加了小組同學(xué)的團隊協(xié)作能力。這次的課程設(shè)計讓我學(xué)到了書本上沒有的知識，鍛煉了動手能力。通過翻閱資料，在老師同學(xué)的幫助下我順利完成了這次課程設(shè)計。感謝老師同學(xué)的無私幫助。參考文獻[1]潘名蓮.微計算機原理.北京：電子工業(yè)出版社，2004.7[2]李志民.計算機原理與匯編語言程序設(shè)計.長沙：中南大學(xué)出版社，2001.8[3]許駿.微型計算機系統(tǒng)原理及應(yīng)用.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1996.5[4]宮云戰(zhàn).微型計算機原理與應(yīng)用基礎(chǔ)教程.北京：機械工業(yè)出版社，1999.5[5]荀殿棟.微處理器應(yīng)用技術(shù)與實例.北京：電子工業(yè)出版社，1997.11附錄1程序;*********************宏設(shè)置 SETSCREENMACRO;設(shè)置屏幕顯示方式MOVAH,0MOVAL,04H;設(shè)置彩色4色，320*200,文本80*25INT10HENDMOUTPUTMACROMESS;輸出宏MOVAH,2MOVDH,22;行坐標0-25MOVDL,1;列坐標0-80INT10H;設(shè)置標題開始位置80*25MOVDX,OFFSETMESSMOVAH,9INT21HENDM;*********************堆棧段STACKYSEGMENTDB250DUP(?)STACKYENDS;*********************數(shù)據(jù)段DATASEGMENTMENUDB'1sin;2cos;3clear;E/eexit;right/leftchangephase;up/downchangeamplitude',0ah,0dh,'$';按鍵提示菜單;正弦表SINEDB100,98,96,94,92,90,88,86DB84,82,81,79,77,75,74,72DB71,69,68,66,65,64,63,62DB61,61,60,59,59,59,58,58DB58,58,58,59,59,59,60,61DB61,62,63,64,65,66,68,69DB71,72,74,75,77,79,81,82DB84,86,88,90,92,94,96,98DB100,102,104,106,108,110,112,114DB116,118,119,121,123,125,126,128DB129,131,132,134,135,136,137,138DB139,139,140,141,141,141,142,142DB142,142,142,141,141,141,140,139DB139,138,137,136,135,134,132,131DB129,128,126,125,123,121,119,118DB116,114,112,110,108,106,104,102;方波表COSINEDB58,58,58,58,58,58,58,58DB58,58,58,58,58,58,58,58DB58,58,58,58,58,58,58,58DB58,58,58,58,58,58,58,58DB58,58,58,58,58,58,58,58DB58,58,58,58,58,58,58,58DB58,58,58,58,58,58,58,58DB58,58,58,58,58,58,58,58DB58,58,58,58,142,142,142,142DB142,142,142,142,142,142,142,142DB142,142,142,142,142,142,142,142DB142,142,142,142,142,142,142,142DB142,142,142,142,142,142,142,142DB142,142,142,142,142,142,142,142DB142,142,142,142,142,142,142,142DB142,142,142,142,142,142,142,142TEMPDB?;輸出曲線類型1正弦2方波3三角曲線COLDW0;象素點行坐標ROWDB0;象素點列坐標COLOUR_TEMPDB0;象素點顏色變量DATAENDS;*********************代碼段 CODESEGMENTASSUMEDS:DATA,CS:CODE,SS:STACKYSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXSETSCREEN;屏幕方式設(shè)置OUTPUTMENU;輸出提示信息CALLDRAW_ZUOBIAO;繪制坐標軸MOVCOLOUR_TEMP,02H;顏色紫色;檢測按鍵值 INKEY:MOVAH,0CH;清除鍵盤緩沖區(qū)MOVAH,7;等待從鍵盤輸入一個字符，不回顯INT21HMOVBX,128CMPAL,'1';若為1，畫正弦JZPAN1CMPAL,'2';若為2，畫方波JZPAN2CMPAL,'3';若為4，清屏JNZINKEY4BJMPCLEAR_SCREENJZINKEYINKEY4B:CMPAL,4BH;左鍵按下左移JNZINKEY4DJMPKEY_LEFTINKEY4D:CMPAL,4DH;右鍵按下右移JNZINKEYEJMPKEY_RIGHTINKEYE:CMPAL,'E';若為E或e，則退出JNZINKEYE2JMPQUITINKEYE2:CMPAL,'e'JNZINKEYJMPQUITJMPINKEY;不斷檢測鍵盤鍵值PAN1:;畫正弦LEASI,SINEMOVROW,0MOVCOL,0CALLDRAW_SINERETPAN2:;畫方波LEASI,COSINEMOVROW,0MOVCOL,0CALLDRAW_COSRETKEY_RIGHTPROCNEAR;改變相位，右移10個像素點MOVCX,COLADDCX,10MOVCOL,CXCMPTEMP,1JZRIGHT1CMPTEMP,2JZRIGHT2RETKEY_RIGHTENDPRIGHT1:;波形重繪LEASI,SINEJZDRAW_SINERETRIGHT2:LEASI,COSINEJZDRAW_COSRETKEY_LEFTPROCNEAR;改變相位，左移動10個像素點MOVCX,COLSBBCX,10MOVCOL,CXCMPTEMP,1JZLEFT1CMPTEMP,2JZLEFT2RETKEY_LEFTENDPLEFT1:LEASI,SINEJZDRAW_SINERETLEFT2:LEASI,COSINEJZDRAW_COSRET;********************************************************************DRAW_SINEPROCNEAR;畫正弦過程CALLCLEAR_SCREENMOVCX,COLMOVTEMP,1CALLDRAW_LINERETDRAW_SINEENDP;********************************************************************DRAW_COSPROCNEAR;畫方波過程CALLCLEAR_SCREENMOVCX,COLMOVTEMP,2CALLDRAW_LINERETDRAW_COSENDP;********************************************************************DRAW_LINEPROCNEAR;畫線過程,先繪制第一周期PUSHSIMOVAX,COLADDBX,AXCALLD_LINEPOPSICALLDRAW_LINE1D_LINE:MOVAH,0CHMOVAL,COLOUR_TEMP;像素的顏色MOVDL,[SI]INT10HINCSIINCCXCMPCX,BXJLD_LINERETDRAW_LINEENDPDRAW_LINE1PROCNEAR;繪制第二周期MOVCX,BXADDBX,128CALLD_LINE1CALLINKEYD_LINE1:MOVAH,0CHMOVAL,COLOUR_TEMP;像素的顏色MOVDL,[SI]INT10HINCSIINCCXCMPCX,BXJLD_LINERETDRAW_LINE1ENDP;********************************************************************DRAW_ZUOBIAOPROCNEAR;繪制笛卡爾坐標系MOVCX,0 D_HENG:MOVAH,0CHMOVAL,03H;像素的顏色MOVDL,100INT10HINCCXCMPCX,320JNED_HENGMOVCX,0MOVDL,0D_ZONG:MOVAH,0CHMOVAL,03H;像素的顏色INT10HINCDLCMPDL,200JNED_ZONGMOVCX,320MOVDL,100