简单计算器的汇编实现
微机原理实验报告
一、设计名称数字计算器的汇编语言实现
二、设计任务
利用8086微处理器,可编程并行通信接口芯片8255A等相关器件在proteus中设计仿真一个简单数字计算器，利用8086汇编语言编写完成加、减、乘、除、幂运算、阶乘运算、求余运算等功能，能实现键盘十进制运算表达式的输入和显示，按“=”后输出十进制表示的运算结果。
三、需求分析
（一）根据数据的输入要求对键盘（本实验中用4X5按钮阵来代替键盘）的数据读取及运算符号读取进行定义，根据8255A的相关性质对其进行编程实现，使每一个按钮对应一个十以内的整数或者某一个运算符号。
（二）根据8255A的输出性质，选择输出端口，对其进行编程，8255A为8086微处理器与外部设备之间提供并行输入/输出的通道。不用附加外部电路，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。
（三）数据的显示有LED数码管显示，LED数码管有7个字符段和一个小数点段组成，每段对应一个二极管，当二极管点亮时，相应的的字符段点亮，可以进行数据的显示。
四、总体方案
首先利用程序不断扫描所设的按钮键盘是不是有输入，如果没有就一直扫描，如果有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，操作后则继续利用程序不断扫描键盘是不是有输入，从而实现部分十进制数的加、减、乘、除、幂运算、阶乘运算、求最大公约数的运算。运算完成后根据程序将运算的结果储存到锁存器中并显示到
LED显示器上。
五、硬件设计
本次实验需要的元器件有：8086微处理器、可编程并行通信接口芯片8255A、输入输出锁存器74LS373、LED数码显示管、若干按钮组成的4X5矩阵按键、若干电阻、总线等。
1、8086微处理器
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、可编程并行通信接口芯片8255A
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发一个中断
请求。CPU可用查询方式或中断方式从接口中读
取数据。接口中的数据被读取后，接口会自动清
除状态寄存器中的标志，且撤消对CPU的中断请求。
在输出过程中，每当输出寄存器可以接收数据，接口就会将状态寄存器中“输出准备好”状态置1或向CPU发一个中断请求，CPU可用查询或中断方式向接口输出数据。当CPU输出的数据到达接口后，接口会清除“输出准备好”状态，把数据送往外设，并向外设发一个“数据输出准备好”信号。外设受到驱动后，便接收数据，并向接口电路发一个“输出回答”信号，接口收到该回答信号后，又将状态寄存器中“输出准备好”置位，以便CPU输出下一个数据。
定义工作方式控制字：
3、LED数码显示管
LED由7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。LED有共阴极和共阳极两种供应状态。共阴极显示时，将LED显示的COM接地，将八个字符段端a、b、c、d、e、f、g、dp依次与一个8位I/O口的最低到最高位连接，当I/O给LED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7个字符段中被点亮的构成相应的字符显示出来。同理，COM阳极即将COM端接Vcc，其显示原理与COM阴极的基本相同，但I/O口送入低电平是相应的段才被点亮。
4、4×5矩阵按键
因为4×5矩阵键盘有9个管脚，于是将键盘的行接口接到8255A的PC口，列接口接到8255A的列接口。行键盘扫描一般要求有一部分的I/O口的工作方式是输入，另一部分I/O是输出，具体到4×5键盘则要求4个I/O口输入，另外4个输出，所以PC口接行。而PA、PB口要么全部输入或输出，所以PA口接列接口，而
所对应的键值=行数*5+列数，我们定义当键值在0~9之间时输入数据，当键值在10~16之间是分别实现加、减、乘、除、幂运算、阶乘、求余的运算，当键值为18时为等号，键值为19时为清零号。
（3）源代码
DATA SEGMENT X DB ?,?,?,?;存放数据的每一位X1DW ?;存放第一个数据值X2DW ?;存放第二个数据值Y DW ?;存放运算结果
S DB ?;存放运算符号值
E DB ?;按下等号键标记CC DB ?;存放运算数据位数H DB 0;存放按键行号L DB 0;存放按键列号
DISCODE DB
3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H ;段码表DATA ENDS CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA
START:MOV AX,DATA
显示主界面，用户进行
输入
接受输入第一个十进
制数
接受输入运算符
接受输入第二个十进
制数
判断运算符号
调用运算功能模块
按下’=’键显示结果结束
MOV DS,AX
MOV AL,90H;设置为A口输入，B口输出,C口输出
OUT46H,AL
MOV DI,OFFSET X+3;DI指向X的高位KKK:CALL KEY;扫描按键
JMP KKK
;以下为按键扫描子程序，程序返回后，在变量H和L中存放当前按键的行列号
KEY PROC
CHECK:CALL DISP;等待按键按下的同时进行显示
MOV AL,0F0H;所有行输出低电平
OUT44H,AL
IN AL,40H
CMP AL,0FFH;读列值
JZ CHECK;若都为高电平则无键按下，等待
MOV CX,50
LOOP$;延时消抖
IN AL,DX;重读列值
CMP AL,0FFH
JZ CHECK;无键按下一直等待
MOV H,0;有键按下，先把行列号变量清0
MOV L,0
MOV BL,01H
MOV BH,0FEH;扫描法读键值：从第一行开始测试，即PC0输出低电平
NEXT:MOV AL,BH
OUT44H,AL
NEXTH:IN AL,40H;读列值，判断是第几列有键按下
TEST AL,BL;从第一列开始判断
JZ WAIT0
ROL BL,1
CMP BL,20H;当前行状态下没有任何列有键按下，则转为对下一行的测试
JZ NEXTL
INC H;每判断一列，列号加1
JMP NEXTH;再对下一列进行判断
NEXTL:MOV H,0
MOV BL,01H
ROL BH,1;对下一行测试，让下一个PC口输出低电平
CMP BH,0EFH
JZ EXIT
INC L
JMP NEXT
WAIT0:IN AL,40H;若有键按下，则等该按键松开后再
计算键值
CMP AL,0FFH
JNZ WAIT0
MOV CX,50
LOOP$;延时消抖
IN AL,40H
CMP AL,0FFH
JNZ WAIT0
CALL KEYVALUE;调计算键值子程序
EXIT:RET
KEY ENDP
;以下为计算键值子程序,通过行列号计算键值（键值=行号*5+列号）
;键值存放在DL寄存器中
KEYVALUE PROC
MOV DL,L
MOV DH,H
XOR AX,AX
MOV AL,5
MUL DL
MOV DL,AL;行号乘5
ADD DL,DH
CMP DL,9;按下的是数字键
JNG NUM_CALL
CMP DL,18
JL CONT_CALL;按下的是运算键
CMP DL,18
JZ OUTP_CALL;按下的是等于键
CMP DL,19
JZ CLR_CALL;按下的是清除键
NUM_CALL:CALL NUMBER;调数字键处理子程序
JMP EXIT1
CONT_CALL:MOV S,DL;存放运算键的键值
MOV E,0
CALL COUNT;调运算键处理子程序，计算第一个加数
JMP EXIT1
OUTP_CALL:CALL OUTP;调等号键处理子程序
JMP EXIT1
CLR_CALL:CALL CLEAR;调清除键处理子程序
EXIT1:RET
KEYVALUE ENDP
;以下为清除键处理子程序，按下清除键后，X变量全部清0
CLEAR PROC
MOV X[3],0
MOV X[2],0
MOV X[1],0
MOV X[0],0
CALL BITP
RET
CLEAR ENDP
;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X2变量
;并根据运算符号，调用相应的运算子程序
OUTP PROC
PUSH AX
PUSH DX
PUSH BX
INC E
CALL COUNT;调运算键处理子程序，计算第二个运算数据
CMP S,10
JZ ADD_CALL;运算符为加号，则调用加法子程序
CMP S,11
JZ SUB_CALL;运算符为减号，则调用减法子程序
CMP S,12
JZ MUL_CALL;运算符为乘号，则调用乘法子程序
CMP S,13
JZ DIVP_CALL;运算符为除号，则调用除法子程序
CMP S,14
JZ PF_CALL;运算符为求幂，则调用求幂子程序
CMP S,15
JZ JC_CALL;运算符为阶乘，则调用阶乘子程序
CMP S,16
CALL QYP;运算符为求余，则调用求余子程序ADD_CALL:CALL ADDP
JMP STORE1
SUB_CALL:CALL SUBP
JMP STORE1
MUL_CALL:CALL MULP
JMP STORE1
DIVP_CALL:CALL DIVP
JMP STORE1
PF_CALL:CALL PF
JMP STORE1
JC_CALL:CALL JCP
STORE1:MOV AX,Y
;以下程序将各运算子程序返回的运算结果，按位分解，送入X变量
CMP AX,0
JL CCC
MOV DX,0
MOV BX,1000
DIV BX
MOV X[0],AL
MOV AX,DX
JMP DDD
CCC:MOV X[0],73H
MOV AX,Y
NEG AX
DDD:MOV BL,100
DIV BL
MOV CX,Y
CMP CX,0
JNL EEE
CMP AL,0
JZ FFF
EEE:MOV X[1],AL
JMP GGG
FFF:MOV X[1],85H
GGG:MOV AL,AH
MOV AH,0
MOV BL,10
DIV BL
MOV CX,Y
CMP CX,0
JNL HHH
CMP AL,0
JZ III
HHH:MOV X[2],AL
JMP JJJ
III:MOV X[2],85H
JJJ:MOV X[3],AH
POP BX
POP DX
POP AX
RET
OUTP ENDP
;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X1变量
;或者将第二个运算数据的数值计算出来并存入X2变量
;将运算符的值存入S变量
COUNT PROC
PUSH AX
PUSH BX
PUSH DX
MOV DX,0
CALL BITP;测试X中的数据是多少位
CMP CC,4;输入的数据是4位数？
JZ C4
CMP CC,3;输入的数据是3位数？
JZ C3
CMP CC,2;输入的数据是2位数？
JZ C2
JMP C1;输入的数据是1位数？
C4:MOV AX,0
MOV AL,X[0]
MOV BX,1000
MUL BX
MOV DX,AX
C3:MOV AL,X[1]
MOV BL,100
MUL BL
ADD DX,AX
C2:MOV AL,X[2]
MOV BL,10
MUL BL
ADD DX,AX
C1:MOV AL,X[3]
MOV AH,0
ADD DX,AX
CMP E,1
JNZ X1_S
MOV X2,DX;按下的是等号，则将第二个运算数据的值存入X2变量
JMP EXIT3
X1_S:MOV X1,DX;按下的是运算符号，则将第一个运算数据的值存X1变量
MOV X[3],0;清空X变量
MOV X[2],0
MOV X[1],0
MOV X[0],0
EXIT3:POP DX
POP BX
POP AX
RET
COUNT ENDP
;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X变量中，并由CC记录数据的位数NUMBER PROC
CMP E,1
JNZ CONTINUE
MOV E,0
CALL CLEAR
CONTINUE:CMP CC,0;目前数据为0位，即没有数据，则转到SSS
JZ SSS
;若已有数据，以下程序将X左移8位。
;例如：先输入“1”，当再输入2时，
;先要将“1”从个位移到十位，然后再将“2”存放到个位
PUSH AX
PUSH DX
MOV AL,X[3]
MOV AH,X[2]
MOV DL,X[1]
MOV DH,X[0]
MOV CX,8
LL:SHL AX,1
RCL DX,1
LOOP LL
MOV X[3],AL
MOV X[2],AH
MOV X[1],DL
MOV X[0],DH
POP DX
POP AX
SSS:MOV[DI],DL;将当前键入的数据存放到X的最低位
INC CC;数据位数加1
CMP CC,4;判断数据位数
JNG EXIT2
MOV CC,0;如果数据超过4位，重新从最低位开始存放
MOV X[2],0
MOV X[1],0
MOV X[0],0
EXIT2:CALL DISP;调显示子程序，显示输入的数据
RET
NUMBER ENDP
;加法子程序(文档由爱奇艺播放器https://www.wendangku.net/doc/a115411225.html,/分享)
ADDP PROC
PUSH AX
MOV AX,X1
ADD AX,X2
MOV Y,AX
POP AX
RET
ADDP ENDP
;减法子程序
SUBP PROC
PUSH AX
MOV AX,X1
SUB AX,X2
MOV Y,AX
POP AX
RET
SUBP ENDP
;乘法子程序
MULP PROC
PUSH AX
PUSH DX
MOV AX,X1
MOV DX,X2
MUL DX
MOV Y,AX
POP DX
POP AX
RET
MULP ENDP
;除法子程序
DIVP PROC
PUSH AX
PUSH BX
PUSH DX
MOV DX,0
MOV AX,X1
MOV BX,X2
DIV BX
MOV Y,AX
POP DX
POP BX
POP AX
RET
DIVP ENDP
;求幂子程序
PF PROC
PUSH AX
PUSH DX
PUSH CX
MOV CX,X2
MOV DX,X1
MOV AX,X1
DEC CX
LOP:MUL DX
MOV DX,X1
LOOP LOP
MOV Y,AX
POP CX
POP DX
POP AX
RET
PF ENDP
;阶乘子程序
JCP PROC
PUSH AX
PUSH BX
PUSH CX
MOV CX,X1
MOV AX,X1
MOV BX,AX
DEC BX
DEC CX
BEGIN:MUL BX
DEC BX
LOOP BEGIN
MOV Y,AX
POP CX
POP BX
POP AX
RET
JCP ENDP
;求余子程序
QYP PROC
PUSH AX
PUSH BX
PUSH DX
MOV DX,0
MOV AX,X1
MOV BX,X2
DIV BX
MOV Y,DX
POP DX
POP BX
POP AX
RET
QYP ENDP
;显示子程序，将X中的数值按位显示出来
DISP PROC
PUSH BX
PUSH AX
MOV BH,0
LEA SI,DISCODE
CALL BITP;测试X位数
CMP CC,4
JZ QIAN
CMP CC,3
JZ BAI
CMP CC,2
JZ SHI
CMP CC,1
JMP G
JMP NONE
QIAN:MOV AH,11100000B;从第4位开始显示MOV AL,AH
OUT44H,AL
MOV BL,X[0]
MOV AL,[SI+BX]
OUT42H,AL
CALL DELY
MOV AL,0
OUT42H,AL
BAI:MOV AH,11010000B;从第3位开始显示
MOV AL,AH
OUT44H,AL
MOV BL,X[1]
MOV AL,[SI+BX]
OUT42H,AL
CALL DELY
MOV AL,0
OUT42H,AL
SHI:MOV AH,10110000B;从第2位开始显示
MOV AL,AH
OUT44H,AL
MOV BL,X[2]
MOV AL,[SI+BX]
OUT42H,AL
CALL DELY
MOV AL,0
OUT42H,AL
G:MOV AH,01110000B;从第1位开始显示
MOV AL,AH
OUT44H,AL
MOV BL,X[3]
MOV AL,[SI+BX]
OUT42H,AL
CALL DELY
JMP EXIT4
NONE:MOV AL,0;X中没有数据，不显示
OUT42H,AL
EXIT4:POP AX
POP BX
RET
DISP ENDP
;分析数据位数子程序
BITP PROC
CMP X[0],0;如果X[0]不为0，则数据为4位数
JNZ FOURBIT
CMP X[1],0;如果X[1]不为0，则数据为3位数
JNZ THREEBIT
CMP X[2],0;如果X[2]不为0，则数据为2位数
JNZ TOWBIT
CMP X[3],0;如果X[3]不为0，则数据为1位数
JNZ ONEBIT
JMP ZER0BIT;否则，没有数据
FOURBIT:MOV CC,4
JMP EXIT5
THREEBIT:MOV CC,3
JMP EXIT5
TOWBIT:MOV CC,2
JMP EXIT5
ONEBIT:MOV CC,1
JMP EXIT5
ZER0BIT:MOV CC,0
EXIT5:RET
BITP ENDP
;延时子程序
DELY PROC
PUSH CX
MOV CX,100
LOOP$
POP CX
RET
DELY ENDP
CODE ENDS
END START
七、调试与测试
（1）任意四位十进制的加法。
输入X1=321;X2=567
（2）任意四位十进制的减法。
输入X1=321;X2=567
（3）任意四位十进制的乘法。
输入X1=21;X2=4
（4）任意四位十进制的除法。
输入X1=39;X2=3
（5）任意有效位十进制的求幂。
输入X1=3;X2=4
（6）任意有效位十进制的阶乘。
输入X1=4;
（7）任意有效位十进制的求余。
输入X1=9;X2=4
八、关键技术
（1）、通过按键扫描程序，来确定输入的字符类型（数字、运算符、等号、清除），并通过判断语句将输入存入相应的位置；
（2）、一般减法无法将小数减大数的结果正确显示，本设计通过部分关键子程序可以实现负数的显示；
（3）、在完成各项功能时应确保各个子程序模块的协调调用，互不影响。
九、实际完成的功能
（1）加法功能
当输入X1、X2和加法运算符时，进行加法子程序调用，完成加法功能。
（2）减法功能
1、当输入X1>=X2时，输入乘法运算符，实现X1-X2的运算，完成减法功能，将结果输出。
2、当输入X1 （3）乘法功能 当输入X1、X2和乘法运算符时，调用乘法子程序，完成乘法功能，并对结果进行输出。 （4）除法功能 当输入X1、X2且满足X1大于X2，X1为X2（X2！=0）的整数倍时，输入除法运算符，调用除法子程序，完成除法功能，并对结果进行输出。（注意：若不能整除，则结果只显示商的整数部分。 （5）幂运算功能 当输入X1、X2、幂运算符时，调用幂运算子程序，完成X1的X2次幂的运算，并对结果进行输出。 （6）阶乘运算功能 当输入X1和阶乘运算符时，调用阶乘运算子程序，完成X1的阶乘运算，并对结果进行输出。 （7）求余运算功能 当输入X1、求余运算符和X2时，调用求余运算子程序，完成求余功能，并对结果进行输出。 （8）清除功能 当按下清除键时，将数据清零。 十、总结 1、任务分工 高康：主要负责部分代码的编写和实验报告的完成 姜达：主要负责部分代码的编写和总体的调试与测试 李晓辉：主要负责部分代码的编写和相关资料的收集 2、遇到的问题及解决方法 （1）、问题：按键的扩展。最初考虑扩展时，增加一行按键，但由于C 口为输出，且PC4、PC5、PC6、PC7控制数码管的输出位数，因此 不能正常进行按键扫描。 解决方法：增加一列按键，通过A口控制，实现了4X5的按键功能 扩展。 （2）、问题：在实现负数的输出时，若为一位负数，百位和十位的0会显示（如为-1，则输出为-001）。 解决方法：对输出部分子程序进行修改，加入判断语句，需要注意 的是，在修改过程中必须有清晰的思路，否则会比较混乱。 3、未解决的问题 用JSP编写的一个简易计算器实现代码如下： <%@ page contentType="text/html;charset=gb2312"%> 简易计算器的实现(JSP)
简易计算器
//接收运算符号 String oper=request.getParameter("op"); Double dnum1=0.0; Double dnum2=0.0; Double result=0.0; //java中String -> int if(num1!=null&&num2!=null&&oper!=null) { dnum1=Double.parseDouble(num1); dnum2=Double.parseDouble(num2); //计算 if(oper.equals("+")) { //加 result=dnum1+dnum2; } else if(oper.equals("-")) { //减 result=dnum1-dnum2; } else if(oper.equals("×")) { //乘 result=dnum1*dnum2; } else { //除 result=dnum1/dnum2; } } %>