西北大学硬件设计(电子计算器)汇总.doc

摘 要 电子计算器的设计主要分为键盘扫描与读取编码、七段LED数码管显示和四则运算的编写。这次设计中我们采用可编程接口芯片8255链接4*4键盘和LED显示屏，从键盘扫描读入数字，在显示屏上面显示出来，并通过cpu运算出结果显示在屏幕上。由于对汇编语言也不甚了解，只是进行一些简单的自然数的四则运算。 由于本次实验中，实验箱是TPC-ZK综合微机开放式实验系统，微机接口实验仪采用模块化、积木式的结构，各实块互不影响。但可通过连线将各实验模块有机组合起来，进行微机外围接口实验。这个实验选择的是4*4键盘连接上8255A然后控制LED显示。 关键词：8255A ；七段LED数码管 ；键盘 ；汇编语言 ；四则运算 1 设计任务与设计要求 1.1选题 我选的题目是电子计算器，电子计算器的设计主要分为键盘编码、七段数码管显示、和四则运算法则这三部分。设计时用可编程接口芯片8255A链接4*4键盘和七段LED数码管，8255扫描键盘并通过数码管显示相应的数字，这其中需要一定的汇编程序作为核心支撑，才能正确的使各种功能运行正常。 1.2需求分析 通过对选题的深入了解，电子计算器基本功能可以概括为： 可以进行简单的加、减、乘、除四则运算； 为了显示的人性化，按下每个数字都要进行反馈显示； 数码管只有四位显示，运算数和结果应尽量小于四位数，不然显示不全； 计算器能判断个别简单的错误，如除数为零，显示报错； 计算器要有清零功能，可以在按键失误后重新按键。 在显示屏上可以及时反馈按下数字，这需要扫描程序模块一直运行着，并能够及时调用显示程序模块，当有运算符号按下时还要及时给之前按下的数字进行组装成一个数值，组装键值模块也是程序的重要所在。等等这些都是在主程序下合理安排、运用流畅的，才能带来较完美的计算器体验。 1.3设计任务 本次实验我分为电路设计和编码设计这两个任务模块来设计的。 电路设计主要研究键盘按键位置设计和各个芯片器件之间的连线。 编码设计主要分为键盘扫描读取编码、七段数码管显示编码和四则运算编码。 2 硬件方案 2.1微处理器8086芯片 当引脚接高电平时，CPU工作于最小模式。此时，引脚信号24～31的含义及其功能如下： （1）IO/M：存储器、I/O端口选择控制信号。信号指明当前CPU是选择访问存储器还是访问I/O端口。为高电平时访问存储器，表示当前要进行CPU与存储器之间的数据传送。为低电平时，访问I/O端口，表示当前要进行CPU与I/O端口之间的数据传送。 （2）WR：写信号，输出，低电平有效。信号有效时，表明CPU正在执行写总线周期，同时由信号决定是对存储器还是对I/O端口执行写操作。 （3）INTA：可屏蔽中断响应信号，输出，低电平有效。 CPU通过信号对外设提出的可屏蔽中断请求做出响应。为低电平时，表示CPU已经响应外设的中断请求，即将执行中断服务程序。 （4）ALE：地址锁存允许信号，输出，高电平有效。 CPU利用ALE信号可以把AD15 ～AD0地址/数据、A19/S6～A16/S3地址/状态线上的地址信息锁存在地址锁存器中。 （5）DT：数据发送/接收信号，输出，三态。DT/信号用来控制数据传送的方向。DT/为高电平时，CPU发送数据到存储器或I/O端口；DT/为低电平时，CPU接收来自存储器或I/O端口的数据。 （6）DEN：数据允许控制信号，输出，三态，低电平有效。信号用作总线收发器的选通控制信号。当为低电平时，表明CPU进行数据的读/写操作。 （7）HOLD：总线保持请求信号，输入，高电平有效。在DMA数据传送方式中，由总线控制器8237A发出一个高电平有效的总线请求信号，通过HOLD引脚输入到CPU，请求CPU让出总线控制权。 （8）HLDA：总线保持响应信号，输出，高电平有效。HLDA是与HOLD配合使用的联络信号。在HLDA有效期间，HLDA引脚输出一个高电平有效的响应信号，同时总线将处于浮空状态，CPU让出对总线的控制权，将其交付给申请使用总线的8237A控制器使用，总线使用完后，会使HOLD信号变为低电平，CPU又重新获得对总线的控制权。 2.2 可编程并行接口8255A芯片 8255A可为8086微处理器与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。通过编程可以设置芯片的工作方式，因此，用8255A连接外部设备时，通常不用再附加外部电路。并行接口是在多根数据线上，以数据字节/字与I/O设备交换信息。 　　 在输入过程中，输入设备把数据送给接口，并且使状态线“输入准备好”有效。接口把数据存放在“输入缓冲寄存器”中，同时使“输入回答”线有效，作为对外设的响应。外设在收到这个回答信号后，就撤消数据和“输入准备好”信号。数据到达接口中后，接口会在“状态寄存器”中设置输入准备好标志，或者向CPU发一