汇编语言 十进制加减法计算器课程设计

十进制加减法计算器单片机设计

一、设计目的

通过课程设计使学生更进一步掌握单片机原理与应用课程的有关知识，提高用汇编语言编程的能力，并将所学的内容加以综合。通过查阅资料，了解所学知识的应用情况。

二、课程设计要求

设计十进制加减法计算器。要求能(不同时)显示3位输入和4位输出。

要求程序实现功能

（1）十进制加减法计算：输入范围为（1～999），该程序输入两个定点数，每个3位，输出4位；A为加，B为减，C为等于，输出为四位计算结果。数据输入采用规范化输入，即必须输入3个数才算完成一个运算数的输入，两个运算数之间输入运算符A或者B，输入完成按C显示计算结果。

（2）计算器复位功能：DEL均为清零重启，任何时候按下DEL中一个将重新开始。

三、硬件设计

现实生活中人们熟知的计算器，其功能主要如下：（1）键盘输入；（2）数值显示；（3）加、减运算（此次只要求加减）；(4)对错误的控制及提示。

此次计算器设计的最终结果是使其工作流程为：开机不显示，等待键入数值，键入三个数字，通过LCD显示出来，当键入+、-运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入三个数字将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。同时考虑到操作中可能出现的错误时，计算器会进行自动控制。

根据设计要求，选用8098 单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。此次设计的系统模块图如下，

单片机

输入模块

运算模块

显示模块

具体设计考虑如下:

1、单片机工作时电源引脚外接电源，工作电压为5V，同时本次设计通过内部振荡器和时钟发生器产生时钟信号。

2、8098单片机可寻址的存储器空间为64K空间，其内部仅带有只能用作寄存器的256个字节容量的RAM，所以在此设计过程中，需要外接存储器芯片，我们选用容量足够大的62128存储器芯片。

3、本次设计的接口电路采用8255可编程并行I/O芯片，8255A具有通常意义的接口所需要的基本功能，有着很强的适应性，此次设计中它起的作用是将显示器和键盘与单片机连接，通过向其控制寄存器送入控制字，以规定8255的工作方式和实现确定的功能，如本次设计的电路图，8255的A口、C口均工作于输出方式，而B口工作于输入方式。

4、存储器芯片和8255芯片各都需要通过一个锁存器74LS373芯片和单片机连接，锁存器的作用是锁存单片机P3口送出的低8位地址码。

5、由于要设计的是简单的计算器，可以进行加减运算，对数字的大小范围要求不高，故我们采用可以进行三位数字的运算，选用4片七段共阴极LED显示数据和结果。

6、键盘共设置16个键，为4×4分布，其中数字键从第四排左起0～9共十个，接着是加号键、减号键、等号键和三个清除键，所对应的键值分别是A（+）、B（—）、C（=）、和D、E、F（清除键）。

键盘控制程序需完成的任务有：监测是否有键按下，有键按下时，若无硬件去抖动电路时，应用软件延时方法消除按键抖动影响；当有多个键同时按下时，只处理一个按键，不管一次按键持续多长时间，仅执行一次按键功能程序。

本次设计读取键值采用按键扫描程序的方法，思路是对键盘上的某一行送低电平，其他行为高电平，然后读取列值。若列值中有一位是低，则表明该行与低电平对应列的键被按下；

否则，扫描下一行。本程序中，如果检测到某键按下了，就不再检测其它的按键，这完全能满足绝大多数需要，又能节省大量的CPU时间。

本次的电路设计在附图上。

四、软件设计

1、汇编语言本次设计是由硬件电路和软件编程相结合，虽然我们以前学过C语言，而且觉得这次设计用C语言会更加方便，灵活，但是汇编语言特别适合于实时控制系统这样的应用场合，作为学电气工程及其自动化专业的学生，我们学习单片机的主要目的是将单片机用于检测和控制领域，所以，选择用汇编语言进行本次设计将有助于提高我们的专业知识。

2、软件设计思路主要从以下几个方面考虑：

（1）在主程序中先设置8255的工作方式，初始化对需要存数值和标志位的存储单元清零，并且位选不选中任何数码管，段选为#00H，即使4个数码管初始状态无显示。

（2）进入键盘扫描程序，先对最低行送低电平，其他行为高电平，然后读取列值。若列值中有一位是低，则表明该行与低电平对应列的键被按下；否则，扫描上一行。当扫描到有键按下，可以通过行首键值和列编号值之和来读取此按键的键值，不管有没有按键，扫描一次返回主程序，进入键值处理程序中。

（3）若没有按键，则进入键值处理程序中，相当于执行了一条空指令，同样进入显示程序中由于没有按键也相当于执行了一条空指令，所以在没有按键的情况下，主程序的循环相当于扫描程序的不停循环，一直等到有按键出现。

（4）若在扫描程序中查到按键，则可以读出键值，在键值处理程序中，首先通过FL 检查这一次的按键是第几次按键，已检查此次按键操作有没有存在错误。若有错误，则直接返回主程序重新开始。

（5）对于操作中可能出现的错误，我们只考虑两种情况。其一，键入初始的三个数字后，接下来没有键入加减符号而是继续键入数字或者等于号；其二，当把两个运算数，即六个数字输入后，接下来没有按等号键而是按了数字键或者加减键。除这两种错误操作，其他的错误可以明显排除，比如没有按完三个数字就按加减号这种情况，操作者可以观察数码管

的状态决定是否是继续按数字键，当数码管显示三个数字后说明已经输入一个完整数，否则还要继续按数字键

（6）若没有错误，则通过键值大小来判断按键类型，从而进行分类操作：

●当判断是加减符号键时，需要进行两次标志，一是送#02H给3500H存储单元，相当于

给3500H第1位标志为1，再是在3502H单元中标志加减号，向其送#01H代表加号，送#00H代表是减号。

●当判断是清除键时，则清空先前所有操作，重新开始主主程序。

●当判断是数字键（除其他几种键值，剩下的就是数字键的情况）时，首先将数字值存入

3400H[FL]中，然后FL自加一，其中FL是输入键值为数字键的次数，当FL达到6时，即说明完成两个运算数的输入，此时重新赋FL#00H，判断是数字键时，也需要进行标志，即送#02H给3500H存储单元，相当于给3500H单元的第0位标志为1.

●当判断是等号键时，也需要进行标志，即送#04H给3500H存储单元，相当于给3500H

单元中的第3位标志为1.然后用TRANSB2D程序对输入的两个运算数分别进行十进制转换，根据3502H单元中的加减号标志来确定前一次的符号键是加还是减，再进行分类操作：

①是加号就将两个和数相加，然后用DIVIDE程序对结果数字进行分离，分离有可能得到四位或少于四位，少于四位的情况下前面缺的位补零，然后将各位分别存储在以3600H 单元开始的连续存储单元中。

②如果是减号，需要考虑差为负值的情况，所以在减法运算之前，需要对两个运算数进行大小比较，如果前者大于后者，两者直接相减，所得的正数差值如前面的和数一样先分离然后存储在以3600H单元开始的连续存储单元中。如果后者大于前者，则用后者减去前者，所得的值进行数字分离，然后在最高位补负号（因为数码管显示负号为#40H，在显示段码表中的第十位添加#40H，则此处说在最高位补负号即送#0AH给最高位），存储地址还是以3600H 单元开始的连续存储单元中。

（5）键值处理程序主要完成各种键值的标志和确定应送往数码管显示的段码，然后进入显示程序，显示程序主要根据3500H单元中的各位状态（0或1）来确定应该显示的键值类别，主要由以下几种情况：

●如果3500H中的第0位为1，则需要显示输入的数字，因为在显示之前FL已自动加1，

所以根据BL（FL-1+3400）来选择段选，而且若是前三个数，则根据 AL（FL-1）值的来选择位选，若是后三个数，则根据FL-4的大小来选择位选。

●如果3500H中的第1位为1，则由于是加减法需要清掉数码管显示的前一个数，从而为

显示后一个输入的数做准备。

●如果3500H中的第2位为1 ，则需要显示按等号后的运算结果，这个结果为在四个连

续存储单元的四个数字，包含一个负号，所以通过循环的方法将这几个数字依次显示，

间隔时间很短，所以感觉是同时显示。

五、流程图

开始

初始化

键盘扫描

是否有按键？

读取键值

按键是否有错？

键值是？

六、编写的程序

P8255A EQU 7FFCH ;8255 PA 口地址

P8255B EQU 7FFDH ;8255 PB 口地址

P8255C EQU 7FFEH ;8255 PC 口地址

C8255 EQU 7FFFH ;8255命令口地址

AX EQU 20H ；公用中转寄存器

AL EQU 20H

AH EQU 21H

BX EQU 22H

BL EQU 22H

BH EQU 23H

CX EQU 24H

CL EQU 24H

CH EQU 25H

DL EQU 26H

EL EQU 28H

FL EQU 30H ；对键入数字键次数的标志

KX EQU 32H

MX EQU 34H

NX EQU 36H

存储 标志

清除键 功能键 数字键

标志 运算 状态清零 数码显示

PX EQU 38H

X1 EQU 40H ；对输入数字分离的各位X2 EQU 42H

X3 EQU 44H

X4 EQU 46H

X5 EQU 48H ；对结果数字分离的各位X6 EQU 50H

X7 EQU 52H

X8 EQU 54H

；----------------------------主程序-------------------------

ORG 2080H

START:

LD SP,#00A0H

LDB AL,#82H

STB AL,C8255 ;PB口输入，PA,PC口输出RDKB:

LCALL SYS_INIT ;系统初始化

RECYLE:

LCALL RD_KB

LCALL DO_KB

LCALL DISPLAY

LJMP RECYLE ；持续扫描

；---------------------------系统初始化-----------------------

SYS_INIT:

LD MX,#3400H ；输入值的存储位置

LD NX,#3500H

LD KX,#3502H

CLR [MX]

CLR [NX]

CLR [KX]

ST #00H,P8255A

ST #0FH,P8255C

LDB FL,#00H ;键入数字值的次数的初始值

RET

；-------------------------------键盘扫描程序------------------------

RD_KB:

SCALL KEYCAN ;调用查询是否有键闭合的子程序JE RD_KB ;无键闭合，重新查询

SCALL TIME ;有列线为低，延时12ms，去抖

SCALL KEYCAN ;再次确认

JE RD_KB ；无键闭合，重查

LDB CL,#01H ；从行线0开始扫描

LDB DL,#00H ；置行线0首键之值

LDB DH,#00H ；列线编号值

RDLOOP:

STB CL,P8255B ；置行线为低电平

LDB CH,P8255C ；读入列线状态

DCV:

SHLB CH,#01H ；将列线逐位移入C检查

JNC KEYV AL ；若C=0，则查到闭合键

INCB DH

CMPB DH,#04H ；是否查完最后一列

JNE DCV

ADDB DL,#04H ；置下一行线首键之值

SHLB CL,#01H

CMPB CL,#10H

JE RETURN

SJMP LOOP

KEYV AL:

ADDB DL,DH ；行首键值+列首键值=键值

RDLOOP1: SCALL TIME ；调延时子程序，去抖SCALL KEYCAN

JNE LOOP1

RETURN:RET

KEYCAN: ；查是否有键闭合子程序LD AX,#7FFDH ；送输出端口地址

LDB BL,#0FH ；使全部行线为低电平

STB BL,[AX]

LD AX,#7FFEH ；送输出端口地址

LDB BH,[AX] ；输入全部列线状态

ANDB BH,#F0H ；屏蔽BH低四位

CMPB BH,#0FH ；判断列线中是否有低电平

RET

LDB EH,#0CH ；延时12ms子程序

LDB EL,#EBH

TIME: DECB EL

TL1: JNE TL1

DJNZ EH,TIME

RET

EXIT: RET

；-----------------------------键值处理--------------------------

DO_KB：

LDB AL,DL

ERROR: ；首先判断键入的值是否有错

CMPB FL,#02H ;输完第三个数字后，判断这次输的是否是加减号JE JUDGE1

CMPB FL,#05H ;输完第6个数字后，判断这次输的是否是等号JE JUDGE2

JUDGE1:

CMPB AL,#0AH ；若AL值是A或B，说明操作正确

JE EXT_JUDGE1

CMPB AL,#0BH

JE EXT_JUDGE1

ERROR1：

LD BX,#RECYLE ；否则错误，需要重新开始程序

ST BX,[SP]

RET

EXT_JUDGE1: RET

JUDGE2:

CMPB AL,#0CH ；若AL值不是C，说明操作错误

JNE ERROR2

ERROR2:

LD BX,#RECYLE ；操作错误需要重新开始程序ST BX,[SP]

RET

EXT_JUDGE2: RET

DO_SYMBOL: ；对键值为加减号的处理CMPB AL,#0AH ；判断是否是加号键

JE DO_JIA

CMPB AL,#0BH ；判断是否是减号键

JE DO_JIAN

LDB BL,#02H ；对键值为加减号的标志

STB BL,3500H[0]

DISPLAY

DO_JIA: STB #01H,3502H[0] ；对加号的标志

RET

DO_JIAN: STB #00H,3502H[0] ；对减号的标志

RET

DO_DEL: ；对各清除键的处理CMPB DL,#0DH

JE RETURN2

CMPB DL,#0EH

JE RETURN2

CMPB DL,#0FH

JE DO_KB2

RETURN2：RET

DO_KB2：LD BX,#START ；重新开始程序

ST BX,[SP]

DO_EQUAL: ；对键值为等号的处理

CMPB AL,#0CH

JE DO_KB3

DO_KB3：

LDB BL,#04H ；对等号的标志

STB BL,3500H[0]

DO_ELEMENT1：；对输入的第一个数转十进制

LD X4，#00H

LD X3,3400H[0]

LD X2，3400H[1]

LD X1，3400H[2]

TRANSB2D

LD AX,CX

DO_ELEMENT2：；对输入的第二个数转十进制LD X4，#00H

LD X3,3400H[3]

LD X2，3400H[4]

LD X1，3400H[5]

TRANSB2D

LD BX,CX

JBS KX,1,DO_PLUS

JBC KX,1，DO_MINUS

DO_PLUS:

ADDC DX,AX,BX ；加法子程序

DIVIDE DX ；求出和数的各位

STB X5,3600[4] ；将各位分别存储

STB X6,3600[3]

STB X7,3600[2]

STB X8,3600[1]

RET

DO_MINUS: C MP AX,BX ；减法子程序，判断两个输入数的大小JLT DO_MINUS1 ；若第一个数小于第二个数

SUBC DX,AX,BX

DIVIDE DX

STB X5,3600H[0]

STB X6,3600H[1]

STB X7,3600H[2]

STB X8,3600H[3]

RET

DO_MINUS1：SUBC DX,BX,AX ；将后一个数减前一个数DIVIDE DX ；求出差数的各位

STB #0AH,3600H[0] ；差实际是负数，补一个负号

STB X6,3600H[1] ；保存各位

STB X7,3600H[2]

STB X8,3600H[3]

RET

DO_DATA: ；对键值为数字的处理LDB BL,#01H

STB BL,3500H[0] ；对键值为数字的标志

STB AL,3400H[FL] ；依顺序存储键值

INCB FL ；FL自动加一

CMPB FL,#06H ；判断输入键值为数字的次数是否到6次JE INIT_FL

DISPLAY

INIT_FL: LDB FL,#00H ；若到六次，FL重新从0计数RET

；-------------------------------------------------进制转换------------------------------------------- TRANSB2D: ；各位数字的十进制转换LDBZE AX,X4

MUL AX,#1000

ADD CX,AX

LDBZE AX,X3

MUL AX,#100

ADD CX,AX

LDBZE AX X2

MUL AX,#10

ADD CX AX

LDBZE AX,X1

MUL AX,#1

ADD CX,AX

RET

DIVIDE: ；对结果数字的分离

DIV DX,#03E8H

LDB X5，DL

LDB AL,DL

LDB AH,#00H

DIV AX,#64H

LDB X6，AL

LDB BL,AH

LDB BH,#00H

DIV BX,#0AH

LDB X7，BL

LDB X8,BH

RET

；-----------------------------------------------------显示程序---------------------------------------------- DISPLAY:

JBS NL,0，DIS_DATA ；判断是否是数字按键

JBS NL,1,DIS_SYMNOL ；判断是是否是加减符号按键

JBS NL,2,DIS_EQUAL ；判断是否是等号按键

DIS_DATA:

CMPB #02H,FL ；对前三位数字的输出显示

SUBB AL,FL,#01H

ADDB BL,AL,#3400H

LDB BH,[BL]

STB AL,P8255C

STB,BH,P8255A

SCALL DELAY

STB,#00H,P8255A

DIA_DA TA1: ；对后三位数字的输出显示SUBB AL,FL,#02H

ADDB BL,AL,#3400H

LDB BH,[BL]

STB AL,P8255C

STB,BH,P8255A

SCALL DELAY

STB,#00H,P8255A

RET

EX1: RET

DIS_SYMBOL: ；对前加减符号按键的输出不显示，数码管全灭STB #0FH,P8255C

STB,#00H,P8255A

SCALL DELAY

RET

DIS_EQUAL: ；对等号的输出显示

DIS_SYMBOL

DELAY

STB #00H,P8255C

LDB EL,#04H

DIS_EQUAL1:

STB 3600H[EL],P8255C

SCALL DELAY

DJNZ EL,DIS_EQUAL

STB,#00H,P8255A

EXDIS: RET

DELAY: LDB AL,#30H ;延时不到0.5ms

DELOOP:

NOP

NOP

DJNZ AL,LOOP

RET

；------------------------------------------------显示段码----------------------------------------------------- ORG 4000H

DSEG: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,40H ;0~9为顺序阿拉伯数字，最后一个是负号

END

七、参考文献

１、《单片机原理与应用》大连理工大学出版社

２、《单片机原理与接口技术》北京航空航天大学出版社

３、单片机原理与应用方面的期刊、杂志