2022年微机原理课程设计 2.pdf

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1、思考与练习题页脚内容课程设计报告年度第学期名称：微型计算机原理及应用题目：用实现四位十进制数简单计算器院系：控制与计算机工程学院班级：自动化班学号：学生姓名：范昌指导教师：王震宇设计周数：一周成绩：同 组 人：贾旭 郭欢 刘玉婷名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容日期：年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

2、整理 - - - - - - - 第 2 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容一、 课程设计的目的与要求课程设计是培养和锻炼学生在学习完本门课后综合应用所学理论知识，解决实际工程设计和应用问题的能力的重要教学环节。它具有动手、动脑和理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一个重要教学环节。通过课程设计，要求学生熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、设计步骤，使学生得到微机开发应用方面的初步训练。让学生独立或集体讨论设计题目的总体设计方案、编程、软件硬件调试、编写设计报告等问题，

3、真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的初步过渡。通过本次课程设计使学生熟练掌握微机系统与接口扩展电路的设计方法，熟练应用汇编语言编写应用程序和实际设计中的硬软件调试方法和步骤，熟悉微机系统的硬软件开发工具的使用方法。我组根据微机原理课程所学相关知识及实验教程相关内容，在基于平台，使用汇编语言，以为核心的情况下，配合可编程并行接口器件，数码管等器件实现可进行简单四位数加减乘除法功能的十进制计算器。在课程设计实践中，我们不仅锻炼了实际动手能力，培养了团队精神和严肃认真的工作态度，更增强了自己在实际的工程设计中查阅资料，撰写设计报告表达设计思想和结果

4、的能力。二、 课程设计进度及任务分工课设进度：选择课程设计题目，查阅相关资料。（全体组员）需求分析及总体设计。（全体组员）软硬件设计。（范昌负责主程序的框架与整体调试、数码显示部分及硬件构架，贾旭负责键盘管理部分，郭欢、刘玉婷负责算法及相关程序）仿真调试。（范昌、贾旭）总结及撰写设计报告。（郭欢、刘玉婷）个人总结（全体组员）三、设计正文需求分析操控核心微处理器芯片可编程并行接口芯片可编程定时计数器对输入扫描的矩阵键盘显示模块数码管名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页

5、，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容辅助器件如译码器、等总体设计确定键盘是否有输入（使用程序不断进行扫描）若有输入就调用子程序进行判断，是数值则进行存储并同时进行显示，是运算符号等就调用相应的子程序进行操作继续扫描键盘是否有输入，从而实现位十进制数以内的加减乘除法或者扩展功能运算运算完成后将运算的结果储存并显示到显示器上硬件设计见附录。软件设计见附录。四、课程设计总结或结论（）个人总结本次课程设计我们做的课题是用实现 位十进制数简易计算器，四人一组，我负责主程序的框架与整体调试、数码显示部分及硬件构架。对于主程序的框架， 是整个计算器的核心，通过与其他组员的

6、商量我们最终确定了我们的主要算法：通过一个键盘，输入数据，实现加减乘除操作，将输入的数据和运算符分别存储，接收到“”时进行运算，并将结果输出。看起来简单的算法， 由于涉及到十进制和十六进制的转换，其中就需要很多中间的转换程序。 经过反复修改与查阅资料， 我们的程序最终能够完成部分预期功能。我还负责数码管显示部分的程序，四位七段数码管的显示，原理看起来简单，但是实际操作时却有各种各样的毛病，按照原理写好程序，往往不能达到预期效果，数码管又是不显示，有时会显示乱码，有时会闪烁，所有这些，都要一步一步调试，加入合适的延时程序是关键，延时过长、过短都不好。显示乱码是程序方面出了问题，经过一次次调试，终

7、于得到了稳定的显示，我对数码管的应用也更熟练了。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容由 于 我 之 前 有 接 触 过仿真软件，所以我负责硬件的搭建，熟悉使用软件对我们专业来说是一项基本技能，通过一次次摸索与百度，我对这个软件的使用也越来越熟悉，学会了怎么连总线，怎么仿真，怎么快速连线， 以及常用元件的搜索。其中最让我满足的是键盘的设计，如果用个按钮排列当然可以实现我们的要求，但是每次按按钮有很

8、不方便，所以我在网上查询资料，学会了用自身的模型制作自己的元件， 上图左边是普通矩阵键盘，右图是我利用自身模型制作的的键盘，感觉很满意。整个硬件仿真的搭建，由于对软件的不熟悉，本身设计的问题，花了我很长时间，而且重复连接了很多次，最后我们成功仿真出了我们的计算器。通过本次课程设计，就我本身来说我学会了很多东西，无论是软件上汇编语言程序的编写与调试，还是硬件的搭建技巧与相关软件的应用的能力都得到了很大提高，同时也锻炼了我的自我学习能力与交流合作能力，相关软件的学习使用，相关芯片与元件的使用与选择能力都在一定程度上有了很大进步。同时，软硬件的结合，也体现了我们自动化专业的特点。最后，有一点遗憾的就

9、是做好了四位的简易计算器，我们想进一步扩展做成八位的计算器，但是难度有所加大，不是想象中的那么简单，数码管显示部分就花了很大精力去调试。最后由于时间关系没有完成位计算器的制作。（）团队总结本次课程设计，我们是四人一组，团队合作的要求就比较高。因为选题的关系，需要更多的人合作，所以决定四人组队，各自发挥特长。在设计过程中，我们配合得很好，初期的查阅资料共享，极大地体现了我们人数上的优势。对于整个设计的交流更让我们在大方向上走上了正确的道路，少走了很多弯路。我们的课题看起来简单，其实不然，仔细分析，涉及的知识面很广，很考验我们的基本功和自学能力。软件方面的算法由于是大家一起讨论后决定的，一般都是可

10、行的，也有很多难点，比如说十进制与十六进制的转换，数据的输出与存储等，但是在我们的通力合作下一一解决了我们面临的很多难题。硬件方面用的是软件仿真，硬件电路的设计也是一个难点，但是通过查名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容阅资料与相互交流， 我们的电路最终是可行的， 虽然之前失败了好几次。软件和硬件的结合再一次考验了我们的合作精神，软件是建立在硬件上的，硬件体现软件的功能，主要负责硬件和组要负责软

11、件的同学建立了很好的默契，相互学习，圆满的完成了任务。本次课程设计我们对自己的成果相对比较满意，在设计的过程中， 大家相互学习，相互帮助，都收获很多。但是我们也有很多不足的地方，比如四位的计算器位数太少，不能进行小数运算等，这些都是对我们能力的极大挑战，为了解决这些问题我们也进行了积极探索，设计了一个八位的简单计算器，但是由于时间有限，没能完成设计。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容五、参考文

12、献清华大学实验指导书，版新编位微型计算机原理及应用，李继灿主编，清华大学出版社，版，第四版陈继红微机原理及应用北京：高等教育出版社，年，页周明德 微型计算机系统原理及应用北京：清华大学出版社，年附录一、软件设计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容总程序流程图扫描程序流程图扫描计算键值数运算“ ”“ ”“除法运算加法运算清零减法运算乘法运算存储显示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

13、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容程序代码；端口地址：口：口：， 口：控制端口：存放数据的每一位开始初始延时按 键扫保存键值按键闭按键释按键闭结束名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容存放第一个数据值存放第二个数据值存放运算结果存放运算符号值按下

14、等号键标记存放运算数据位数存放按键行号存放按键列号段码表设置为口输入，口输出口输出名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容指向的高位扫描按键以下为按键扫描子程序，程序返回后，在变量和 中存放当前按键的行列号等待按键按下的同时进行显示所有行输出低电平读列值若都为高电平则无键按下，等待延时消抖重读列值无键按下一直等待有键按下，先把行列号变量清名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

15、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容扫描法读键值：从第一行开始测试，即输出低电平读列值，判断是第几列有键按下从第一列开始判断当前行状态下没有列有键按下，则转为对下一行的测试每判断一列，列号加再对下一列进行判断对下一行测试，让下一个口输出低电平名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 36 页 - - - - - - - -

16、 - 思考与练习题页脚内容若有键按下，则等该按键松开后再计算键值延时消抖调计算键值子程序以下为计算键值子程序通过行列号计算键值 （键值行号列号）键值存放在寄存器中列号乘按下的是数字键名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容按下的是运算键按下的是等于键按下的是清除键调数字键处理子程序存放运算键的键值调运算键处理子程序，计算第一个加数调等号键处理子程序调清除键处理子程序以下为清除键处理子程序，按下清除

17、键后，变量全部清名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容以下为等号键处理子程序，该子程序负责将第二个运算数据的数值计算出来存入变量并根据运算符号，调用相应的运算子程序调运算键处理子程序，计算第二个运算数据运算符为加号，则调用加法子程序运算符为减号，则调用减法子程序名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - -

18、- - - - - 第 15 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容运算符为乘号，则调用乘法子程序运算符为除号，则调用除法子程序以下程序将各运算子程序返回的运算结果，按位分解，送入变量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容以下为运算键处理子程序，该程序将第一个运算数据的数值计算出来并存入变量或者将第二个运算数据的数值计算出来并存入变量将运算符的值存入变量测试中

19、的数据是多少位输入的数据是位数 ？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容输入的数据是位数 ？输入的数据是位数 ？输入的数据是位数 ？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容按下的是等号， 则将第二个

20、运算数据的值存入变量按下的是运算符号，则将第一个运算数据的值存变量清空变量以下为数字键处理子程序该程序，将输入的数据按位存放在变量中，并由记录数据的位数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容目前数据为 位，即没有数据，则转到将当前键入的数据存放到的最低位数据位数加判断数据位数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

21、整理 - - - - - - - 第 20 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容如果数据超过位，重新从最低位开始存放调显示子程序，显示输入的数据加法子程序减法子程序名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容乘法子程序除法子程序名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -

22、 - - - - 第 22 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容显示子程序 ，将中的数值按位显示出来测试位数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容从第位开始显示从第位开始显示从第位开始显示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共

23、 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容从第位开始显示中没有数据，不显示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容分析数据位数子程序如果不为 ，则数据为位数如果不为 ，则数据为位数如果不为 ，则数据为位数如果不为 ，则数据为位数否则，没有数据名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

24、- - - - - - 第 26 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容延时子程序二、硬件设计微处理器当引脚接高电平时，工作于最小模式。此时，引脚信号的含义及其功能如下：（） ：可屏蔽中断响应信号，输出，低电平有效。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，表示已经响应外设的中断请求，即将执行中断服务程序。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容（

25、）（） ：地址锁存允许信号，输出，高电平有效。利用信号可以把地址数据、地址 状态线上的地址信息锁存在地址锁存器中。（ ）（） ：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，表明进行数据的读写操作。（ ）（） ：数据发送 接收信号，输出，三态。信号用来控制数据传送的方向。为高电平时，发送数据到存储器或端口；为低电平时，接收来自存储器或端口的数据。（ ）（） ：存储器、端口选择控制信号。信号指明当前是选择访问存储器还是访问端口。为高电平时访问存储器，表示当前要进行与存储器之间的数据传送。为低电平时，访问端口，表示当前要进行与端口之间的数据传送。（ ）（

26、） ：写信号，输出，低电平有效。信号有效时，表明正在执行写总线周期， 同时由信号决定是对存储器还是对端口执行写操作。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容（）（） ：总线保持响应信号，输出，高电平有效。是与配合使用的联络信号。在有效期间，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，让出对总线的控制权， 将其交付给申请使用总线的控制器使用，总线使用完后，会使信号变为低电平，又重新获得

27、对总线的控制权。（ ）（） ：总线保持请求信号，输入，高电平有效。 在数据传送方式中， 由总线控制器发出一个高电平有效的总线请求信号， 通过引脚输入到， 请求让出总线控制权。可编程并行接口芯片复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有口均被置成输入方式。端口输入输出线，一个位的数据输出锁存器缓冲器， 一个位的数据输入锁存器。端口输入输出线，一个位的锁存器， 一个位的输入输出缓冲器。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 29 页，共 3

28、6 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容端口输入输出线，一个位的数据输出锁存器缓冲器，一个位的数据输入缓冲器。端口可以通过工作方式设定而分成个位的端口， 每个位的端口包含一个位的锁存器，分别与端口和端口配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许与进行通讯。读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许通过数据总线向发送数据或状态信息，即从读取信息或数据。写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许将数据或控制字写。三态双向数据总线，与数据传送的通道，当执行输入输出指令时，通过它实现位数据的读写操作，控制字和状态信息也

29、通过数据总线传送。的读写控制：的读 写控制逻辑电路接受发来的控制口号、和地址信号。然后根据命令端口，控制信号的要求，将端口的数据读出选信或者将送来的数据写入端口，各端口的工作状态。通过用输出指令对的控制字寄存器编程，写入设定工作方式的控制字，可以让个数据口以不同的方式工作，端口可工作于种方式的任一种，端口只能工作于方式和方式，端口除了用于名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 30 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容输入输出端口外， 还

30、能配合口和口工作，为这两个端口的输入输出操作提供联系信号。可编程定时计数器的引脚可以分为两部分：与的接口引脚和与外设的接口引脚。与的接口引脚：三态双向数据线，和数据总线相连， 用于传输与之间的数据信息、控制信息和状态信息。：片选信息，输入、低电平有效。、：用来对片内三个计数通道和控制字寄存器进行寻址。：读信号，输入，低电平有效。：写信号，输入，低电平有效。与外设的接口引脚：时钟输入引脚，用于输入定时脉冲或计数脉冲信号。计数器对这个引脚输入的脉冲进行计数。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

31、 - - - 第 31 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容：门控输入端。用于外部控制计数器的启动计数和停止计数的操作。两个或两个以上计数器连用时，可以用此信号来同步，也可用于与外部某信号的同步。：计数输出端。不管以何种方式工作，当计数器计数到时，在引脚上必定有输出。在不同模式下，可输出不同形式的信号。数码管为发光二极管 构 成 的 显 示 器件，亦称数码管。由个字符段和一个小数点段组成，每段对应一个发光二极管，当发光二极管点亮时，相应的字符段点亮。有共阴极和共阳极两种供应状态。共阴极显示时，将显示的接地，将八个字符段端、依次与一个位口的最低到最高位连接，

32、当给的哪个字符段送入一个高电平时，该段就被点亮，从而可从这个字符段中被点亮的构成相应的字符显示出来。同理，阳极即将端接，其显示原理与阴极的基本相同，但口送入低电平是相应的段才被点亮。 矩阵按键名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 32 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容键盘 是 信息 输 入元 件 ，由 一 个个 按 钮组 成 ，如果是独立按钮的话必须要需要一个口对它进行检测。因为矩阵键盘有个管脚，于是将键盘接的口。因为进行键盘扫描一

33、般要求有一部分的口的工作方式是输入，另一部分是输出，具体到 键盘则要求个口输入，另外个输出，这一点口刚好符合，而、口要么全部输入或输出，所以只能是口接键盘。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 33 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容矩阵按键面板译码器当一个选通端（）为高电平，另两个选通端（和）为低电平时，可将地址端（、）的二进制编码在至对应的输出端以低电平译出。比如：时，则输出端输出低电平信号。利用、和可级联扩展成线译码器；若外接一

34、个反相器还可级联扩展成线译码器。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 34 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容若将选通端中的一个作为数据输入端时，还可作数据分配器。可用在的译码电路中，扩展内存。锁存器为三态输出的八透明锁存器，共有和两种线路。当三态允许控制端为低电平时，为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当为高电平时，呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端为高电平时，随数据而变。当为低

35、电平时，被锁存在已建立的数据电平。当端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善。引出端符号：数据输入端三态允许控制端（低电平有效）锁存允许端名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 35 页，共 36 页 - - - - - - - - - 思考与练习题页脚内容输出端三、设计原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 36 页，共 36 页 - - - - - - - - -