11计本3班 大小写字母转换课程设计
安徽省巢湖学院计算机与信息工程学院
课程设计报告
课程名称微机原理
课题名称大小写字母转化
专业班级11计本（3）班
学号11011183
姓名李威
联系方式182********
指导教师叶海燕
完成日期: 2013 年 1 月 5 日
目录
摘要.................................................................... I 1 原理. (1)
1.18086简介 (1)
1.2汇编程序设计简介 (2)
1.3报警设计 (2)
2程序设计 (4)
2.1程序设计流程图 (4)
2.2从键盘接受字符程序段 (5)
2.3大写字母转换成小写字母程序段 (5)
2.4小写字母转换成大写字母程序段 (6)
2.5报警程序段 (7)
2.6总程序代码 (8)
3 运行结果分析 (11)
4心得体会 (12)
参考文献 (13)
摘要
在课程设计之前，具备微机原理的理论知识和实践能力；熟悉汇编语言编程技术；熟悉80X86的CPU结构和指令系统；熟悉相关常用接口电路的设计使用方法是必不可少的。因此原理部分重新温习并整理了相关知识。
课程设计要求进行大小写字母的转换。其实字母大小写的区别在于他们的ASCII码范围，它们之间的转换其实就是加减相应的ASCII码值。在判断输入的字母是大写的还是小写的（即判断输入符号ASCII码在41H~5AH还是在61H~7AH内）之后，决定判断是加上还是减去ASCII码值。另外如果输入的不是字母（输入字符对应ASCII码值不在41H~5AH或61H~7AH内），则需要报警提示，这不但涉及到用汇编语言实现发声的方法，而且对计算机硬件的了
关键词：8086 大小写字母转换报警
1 原理
1.1 8086简介
Intel 8086拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个8位寄存器来存取，以及四个16位索引寄存器(包含了堆栈指标)。资料寄存器通常由指令隐含地使用，针对暂存值需要复杂的寄存器配置。它提供64K 8 位元的输出输入(或32K 16 位元)，以及固定的向量中断。大部分的指令只能够存取一个内存位址，所以其中一个操作数必须是一个寄存器。运算结果会储存在操作数中的一个。
Intel 8086有四个内存区段(segment) 寄存器，可以从索引寄存器来设定。区段寄存器可以让 CPU 利用特殊的方式存取1 MB内存。8086 把段地址左移 4 位然后把它加上偏移地址。大部分的人都认为这是一个很不好的设计，因为这样的结果是会让各分段有重叠。尽管这样对组合语言而言大部分被接受(也甚至有用)，可以完全地控制分段，，使在编程中使用指针 (如C 编程语言) 变得困难。它导致指针的高效率表示变得困难，且有可能产生两个指向同一个地方的指针拥有不同的地址。更坏的是，这种方式产生要让内存扩充到大于 1 MB 的困难。而 8086 的寻址方式改变让内存扩充较有效率。
80X86从功能上分执行单元EU(Execution Unit)，和总线接口单元BIU(Bus Interface Unit)，执行单元由算术逻辑单元（ALU）、标志寄存器、通用寄存器组和EU控制器等部件组成。
指令执行部件EU由算术逻辑单元、标志寄存器、通用寄存器和EU控制器等部件组成。
主要功能是执行指令：
一般顺序执行，EU不断地从指令队列中取指令连续执行，而省去访问存储器取指令的时间。
需要访问存储器取操作数时，EU将访问地址送给BIU后，将要等待操作数到来后才能继续操作；
遇到转移类指令时，要将指令队列中的后续指令作废，等待BIU重新从存储器取出目标地址中的指令代码进入指令队列后，EU才能继续执行指令。
1
算术逻辑单元（ALU）完成16位或8位的二进制运算；16位暂存寄存器用来暂存参加运算的操作数。运算结果通过内部总线送到通用寄存器组或BIU的内部寄存器中等待写入存储器。经ALU运算后的结果特征置入标志寄存器中保存
EU控制器负责从BIU的指令队列中取指令，并对指令译码；根据指令要求向EU内部各部件发出控制命令以完成各条指令的功能。
总线接口单元由地址加法器、专用寄存器组、指令队列缓冲器和总线控制电路等部件组成；
主要功能是形成访问存储器的物理地址，负责与外部（存储器或I/O接口）打交道。
1.2汇编程序设计简介
汇编：计算机不能直接识别和执行汇编语言程序，而要通过“翻译”把源程序译成机器语言程序（目标程序）才能执行，这一“翻译”工作称为汇编。汇编有人工汇编和计算机汇编两种方法。
汇编语言是面向机器的，每一类计算机分别有自己的汇编语言。汇编语言占用的内存单元少，执行效率高，广泛应用于工业过程控制与检测等场合。
汇编语言语句格式
标号：操作符操作数；注释
START： MOV AX ， 50H ；AX←（50H）
标号用来标明语句地址，它代表该语句指令机器码的第一个字节的存储单元地址。
标号一般规定由1～8个英文字母或数字组成，但第一个符号必须是英文字母。
注释只是对语句或程序段的含义进行解释说明，以方便程序的编写、阅读和交流，简化软件的维护，一般只在关键处加注释。
伪指令：伪指令只用于汇编语言源程序中，对汇编过程起控制和指导的作用，不生成机器码。汇编结束，自动消失。
汇编语言程序设计步骤：分析问题；确定算法；设计程序流程；分配内存单元：分配内存工作单元，确定程序和数据区的起始地址；编写汇编语言程序；调试程序；
1.3报警设计
8253/8254是早期的PC系列机中有一个专门用于定时的集成电路，定时器通道3的G
端与61H端口的bit0位相联，如果将61H端口的bit0位置成1，那么定时器通道3就被启动，此时将有一组信号从OUT端输出，信号的频率可以用程序控制；若61H端口bit0
位为0，则定时器被关闭，OUT端就会恒定为1
此电路用在这里相当一个"可控开关"，如果将61H端口的bit0、bit1位都置成1，则相当于既打开了定时器又打开了开关，这时候定时器产生的声音信号就会送到放大器推动喇叭发声；若将bit0位置0，则定时器关闭，此时OUT端为1，这时候如果连续改变bit1位的状态，也可以从喇叭中听到声音若将bit1位置0，则开关关闭，此时即使打开定时器也不能听到声音。
PC中的定时电路有三个通道，通道3用于发声，通道1用于控制系统内部的时钟。大家都十分清楚用DOS的"TIME"命令可以观察并修改系统内部的一个时钟，这个时钟之所以能连续运转主要依靠定时器的通道1。
通道1的工作方式和通道3一样，但是系统启动时设定其发出一个频率固定为18.2Hz 的信号，这个信号直接送到系统中的"中断控制器"。每一个"Hz"都产生一个硬件中断，一般称这个硬中断为"IRQ0"，对应的中断号是08H。也就是说，当计算机启动后，我们的机器看上去十分平静，但实际上CPU非常忙碌。在定时器的控制下每隔55毫秒就要执行一个08H号中断，这个中断的主要工作就是连续地计数。
在内存"0040H：006CH"处有四字节的存储空间专门用于保存计数值，CPU每执行一次08H中断，这四字节的计数值就被加1，不难算出这个计数值每增加1091后时间恰好过了1分钟，每增加65454后时间恰好过了1小时。系统内部的时钟之所以能准确走时，靠得就是08H中断和这四字节的计数值。因此我们要想精确的定时，必须依靠时钟计数值才行。
2程序设计
2.1 程序设计流程图
图2.1流程图
2.2 从键盘接受字符程序段
本程序段要求能够从键盘接受字符，从而做出下面的判断是字母还是其他字符。程序段如下：
lea bx,array
mov ax,cs
mov ds,ax
mov dx,offset p1
mov ah,0ah
int21h
程序段中的一些指令功能：
MOV：数据传送指令。将源操作数传送到目的操作数中。
OFFSET：取源操作数首地址。
int 21h：结束
该程序段先将array的首地址给bx，将cs付给ax，再将ax传到ds中，将pl的偏移量给dx，接着调用中断21的0a号功能从键盘接收字符。
2.3大写字母转换成小写字母程序段
本程序段要求实现大写字母转换成小写字母的设计，可以根据A~Z的ASCII码来进行程序设计，若小于A的ASCII码41h则跳至报警程序，若大于Z的ASCII码5ah则跳至小写转换成大写字母程序，若在41h~5ah范围内，则将其ASCII码加20h，从而实现大写字母转换成小写字母。程序段如下：
next: inc di;di自加
cmp array[di],'$' ;比较
je exit ;相等，则跳到exit执行
cmp array[di],41h;(A~Z-->41h-5ah a~z-->61h-7ah)与A比较 jl exit1 ;小于,则跳
cmp array[di],5ah;与Z比较
jg next1 ;大于,则跳
add array[di],20h;加20h,大写转小写
该程序段中的一些指令功能：
INC:自动加1指令。执行后操作数自动加1。
CMP：比较指令。将源操作数和目的操作数相减，结果不存储。影响标志位。
JE：条件跳转指令。相等则跳转。
JL：条件跳转指令。小于则跳转。
JG：条件跳转指令。大于则跳转。
ADD:算术加法指令。将两操作数相加，结果放目的操作数。
该程序段中，cmp array[di],41h表示将输入的字符与大写字母A（41h）进行比较。jl exit1，表示若小于41h则跳到报警程序发出错误报警。add array[di],20h，表示将输入字符的ASCII码加上20h，从而实现大写转换成小写。
2.4小写字母转换成大写字母程序段
本程序段要求实现小写字母转换成大写字母的设计，可以根据a~z的ASCII码来进行程序设计，若小于a的ASCII码61h则跳至小写转换成大写字母程序，若大于z的ASCII 码7ah则跳至报警程序，若在61h~7ah范围内，则将其ASCII码加20h，从而实现小写字母转换成大写字母。程序段如下：
next1: cmp array[di],'$' ;比较
je exit ;相等，则跳到exit执行
cmp array[di],61h;(A~Z-->41h-5ah a~z-->61h-7ah)与a比较
jl next ;小于,则跳
cmp array[di],7ah;与z比较
jg exit1 ;大于,则跳
sub array[di],20h;减20h,小写转大写
jmp next
该程序段中的一些指令功能：
CMP：比较指令。将源操作数和目的操作数相减，结果不存储。影响标志位。
JE：条件跳转指令。相等则跳转。
JL：条件跳转指令。小于则跳转。
JG：条件跳转指令。大于则跳转。
SUB:算术减法指令。将目的操作数减源操作数，结果送目的操作数。。
JMP：无条件转移指令。
该程序段中，sub array[di],20h，表示将输入字符的ASCII码减去20 从而实现建小写字母转换成大写。jmp next，无条件转移到next程序段，从而实现程序的循环，对输入的字符串中的下一个字符进行判断。
2.5 报警程序段
该程序段为调用程序，要求能够实现错误报警。当输入的字符为非大小写字母时能够报警发声。此程序断可以根据字符的ASCII码来进行判断。此程序断可以用堆栈来进行设计。程序设计如下：
sound proc
push ax
push dx
mov dx, cx
in al,61h
and al,11111100b;使第0,1位为0
trig: xor al,2;使第1位翻转 PB的低两位为3，即使输出有效out61h,al
mov cx,bx
delay:loop delay
dec dx
jne trig
pop dx
pop ax
ret
该程序段中的一些指令功能：
PUSH:将源操作数内容压栈，同时自动修改栈顶指针。
POP:从堆栈弹出数据，实现与PUSH相反的操作。
LOOP:循环指令。每执行一次循环次数自动减一。
IN：传送指令。从I/O端口输入数据至AL或AX。
OUT：传送指令。将AL或AX的内容输出至I/O端口。
2.6 总程序代码
从从键盘输入一串英文字符，若是小写字符则转换成大写字符在下一行输出，若是大写字符则转换成小写字符在下一行输出，若不是英文字符则显声响报警。
;--------------------------------------------------------------------
; 实现英文字母的大小写转换
;--------------------------------------------------------------------
code segment;代码段
assume cs:code,ds:code
org 100h;从100h开始
start:jmp begin ;跳到begin
p1 db100
p2 db0
array db100h dup(?) ;置100个字节的缓冲区存放数据
begin:
lea bx,array ;将array的首地址给bx
mov ax,cs;置cs-->ds
mov ds,ax
mov dx,offset p1 ;将p1的偏移量给dx
mov ah,0ah;调用中断21的0a号功能从键盘接收字符
int21h
xor bx,bx;将bx清零
mov bl,p2 ;p2-->bl
mov array[bx],'$' ;送'$'至字符串尾
mov di,0ffffh;-1-->di
next:
inc di;di自加
cmp array[di],'$' ;比较
je exit ;相等，则跳到exit执行
cmp array[di],41h;(A~Z-->41h-5ah a~z-->61h-7ah)与A比较 jl exit1 ;小于,则跳
cmp array[di],5ah;与Z比较
jg next1 ;大于,则跳
add array[di],20h;加20h,大写转小写
jmp next
next1:
cmp array[di],'$' ;比较
je exit ;相等，则跳到exit执行
cmp array[di],61h;(A~Z-->41h-5ah a~z-->61h-7ah)与a比较 jl next ;小于,则跳
cmp array[di],7ah;与z比较
jg exit1 ;大于,则跳
sub array[di],20h;减20h,小写转大写
jmp next
disp:
loop next
exit:
mov p1,0dh;回车换行
mov p2,0ah
mov ah,09h
int21h
jmp begin
exit1:
mov p1, 0dh
mov p2, 0ah
call sound ;调用发声子程序
call sound
jmp begin
mov ah,4ch;程序结束
int21h
sound proc
push ax
push dx
mov dx, cx
in al,61h
and al,11111100b;使第0,1位为0
trig: xor al,2;使第1位翻转 PB的低两位为3，即使输出有效out61h,al
mov cx,bx
delay:loop delay
dec dx
jne trig
pop dx
pop ax
ret
sound endp
code ends
end begin
3 运行结果分析
当输入字母串ABCDEFabcdef后，按回车键转换为abcdefABCDEF,结果如下图3.1所示:
图3.1 运行结果
当输入非英文字母时，按下回车键后发出滴滴的报警声，无法转换大小写，光标指向错误字符。结果如下图3.2所示：
图3.2 错误运行结果
4心得体会
通过这一个星期微机原理的课程设计，我对微机原理这门课程有了更进一步的了解。通过自己积极地查阅相关资料，请教老师，与同组的同学一起讨论，最终完成设计。
本学期做了许多微机原理的实验，这次要用汇编语言来实现大小写字母的转换，所以自己一开始感觉这会非常的简单。直到真正的理解相关原理，要编写程序实现的时候，才发现，自己对汇编程序的了解确实还不够，尤其是编程方面的能力有待提高。在不断地再次学习和理解过程中，我慢慢掌握了更多汇编语言的应用知识，更为值得骄傲的是，自己在参考程序的辅助下顺利编写出了大小写字母转换的程序。
把编写好的程序输入软件时候，出现了许多小问题，比如句子没有加逗号，没有定义变量等等。归纳起来都是因为编程掌握不牢固，写程序没有条理，加上自己粗心大意的恶习依旧没改正造成的，以后需要努力改正。
通过本次课程设计我学到了很多新的东西，极大地拓宽了我的知识面,锻炼了能力，综合素质也得到较大提高，我感到收获不小。但在设计中也发现了大量问题，有些在设计过程中已经解决，有些还需要在今后慢慢学习，只要学习就会有更多的问题，有更多的难点，但也会有更多的收获。
总的来说，这次课程设计，自己受益匪浅。不但加固了微机原理部分知识的理解，而且加强了对汇编语言的应用能力。
参考文献
[1] 姚燕南,薛钧义主编.微型计算机原理.第四版.西安:西安电子科技大学出版社,2003
[2] 王萍. 微机原理应用实践. 北京：机械工业出版社，2001
[3] 雏逢兴编著.计算机硬件技术基础.北京:高等教育出版社,1998
[4] 王永山等编著.微型计算机原理与应用.西安：西安电子科技大学出版社，1999
[5] 潘峰主编.微型计算机原理与汇编语言.第三版.西安: 电子工业出版社,2003