8279实现的两位数加减乘除计算器

中国矿业大学

计算机科学与技术学院

硬件课程设计报告

专业：计算机科学与技术

班级：计算机10级02班

设计题目：简单计算器

成员：刘伟李伟大张伟

指导教师：周杰伦职称：副教授

2012年1月12日

简单计算器

目录

1.设计任务与要求………………………….

2. 8279可编程设置型键盘/显器介绍………

1 8279特点………………………………………………………………..

2 8279引脚说明……………………………………………………………

3 8279结构…………………………………………………………………..

4 8279的控制字………………………………………………………………

3.硬件连接及初级设计说明……………

1 硬件连接……………………………………………………………………

2 计算功能…………………………………………………………………..

3 输入功能…………………………………………………………………

4 三个模块…………………………………………………………………..

5 LED发光显示…………………………………………………………….

4.程序流程图…………………………………

1 键盘读数流程图……………………………………………………………..

2 程序处理流程图……………………………………………………………..

3 显示程序流程图……………………………………………………………..

4 计算过程流程图………………………………………………………………

5 总程序流程图………………………………………………………………..

5.程序设计…………………………………..

1 代码…………………………………………………………………………

6.收获与会…………………………………..

7.参考文献……………………………………

硬件课程设计总体报告

选题：电子计算器

1.设计任务与要求

1.1设计概况

1设计人员：

2设计目标：通过汇编语言编程，再利用硬件课程实验箱实现计算器功能。包括带符号的两位数的加减乘除运算。

3主要工具：硬件课程设计实验箱（8279），HK88TE软件等。

4设计思路：了解设计软件，学习8279的各个方面的知识，了解硬件课程设计试验箱，编写代码，联机，实现计算器，调试，总结。5学习交流

1.2设计需求分析

1计算器基本功能为:

1具有加、减、乘、整除的基本计算功能；

2完成两位数运算

3能够显示按下的数字及计算结果，运算数和结果应小于255；

4应用模块化程序设计的思想，计算及排错功能的实现由计算程序模块实现，显示按下的数字和结果由键盘录入程序模块和显

示程序模块实现，各个模块由主程序联系在一起。

5实现简单报错功能，包括数据溢出报错、不符合计算逻辑报错、输入报错，除法报错；

6能够完成负数运算。

2特殊说明

2.2.1该计算器只针对两位整数设计，并且不能显示算式，不支持

连续输入，对于除法运算，只取整除商和余数，不显示小数。

2.2.2.使用人员需了解一定的汇编知识。

1.3设计任务与要求

利用芯片8279控制键盘和LED，对每一次的键盘输入检查其对应的字符并作出相应操作，其结果体现在LED。比如：用户输入连续数字时，按用户输入的顺序依次显示在LED上；当用户输入加法操作时，LED不变化；当用户再输入第二个数时，再次依次体现在LED上；按“等于号”时其运算结果显示在LED上。

其操作过程与体验与现在普遍使用的计算器相同。

2. 8279可编程设置型键盘/显器介绍

1.1 1. 8279特点

(1)可同时进行键盘扫描及文字显示；

(2)键盘扫描模式(Scanned Keyboard Mode)；

(3)传感器扫描模式(Scanned Sensor Mode)；

(4)激发输入模式(Strobe Input Entry Mode)；

(5)8乘8键盘FIFO(先进先出)；

(6)具有接点消除抖动，2键锁定及N键依此读出模式；

(7)双排8位数或双排16位数的显示器；

(8)右边进入或左边进入。16位字节显示存储器。

1.2

2. 8279引脚说明

<1>DB0~DB7：双向数据总线。在CPU与8279间做数据与命令传送。

<2>CLK：8279的系统时钟，100KHz为最佳选择。

<3>RESET：复位输入线。输入HI时可复位8279。

<4>CS：芯片选择信号线。当这个输入引脚为低电平时，可将命令写入

8279或读取8279的数据。

<5>A0：缓冲器地址选择线。A0=0时，读写一般数据；A0=1时，读取

状态标志位或写入命令。

<6>RD：读取控制线。RD=0时，8279输送数据到外部总线。

<7>WR：写入控制线。WR=0时，8279从外部总线接收数据。

<8>IRQ：中断请求。平常IRQ为LO，在键盘模式下，每次读取

FIFO/SENSOR RAM的数据时，IRQ变为HI，读取后转为LO；在传感器模式下，只要传感器一有变化，就会使IRQ变为HI，读取后转为LO。

<9>SL0~SL3：扫描按键开关或传感器矩阵及显示器，可以是编码模式

(16对1)或解码模式(4对1)。

<10>RL0~RL7：键盘/传感器的返回线。无按键被按时，返回线为HI；

有按键被按时，该按键的返回线为LO。在激发输入模式时，为8位的数据输入。

<11>SHIFT：在键盘扫描模式时，引脚的输入状态会与其它按键的状态

一同储存(在BIT6)，内部有上拉电阻，未按时为HI，按时为LO。

<12>CNTL/STB：在键盘扫描模式时，引脚的输入状态会与SHIFT以及

其它按键的状态同一储存，内部有上拉电阻，未按时为HI，按时为LO。在激发输入模式时，作为返回线8位数据的使能引脚。

<13>OUTA0~OUTA3：动态扫描显示的输出口(高4位)。

<14>OUTB0~OUTB3：动态扫描显示的输出口(低4位)。

<15>BD：消隐输出线。

1.3 3. 8279结构

I/O 控制和数据缓冲器

双向的三态数据缓冲器将内部总线和外部总线DB0~7相连，用于传送CPU 和8279之间的命令、数据和状态。

控制逻辑

控制与定时寄存器用以寄存键盘及显示器的工作方式，锁存操作命令，通过译码产生相应的控制信号，使8279的各个部件完成一定的控制功能。

定时控制含有一些计数器，其中有一个可编程的5位计数器，对外部输入时钟信号进行分频，产生100kHz 的内部定时信号。外部时钟输入信号周期不小于500ns 。

扫描计数器

扫描计数器有两种输出方式。一种为外部译码方式，计数器以二进制方式计数。4位计数状态从扫描线SL0~SL3输出，经外部译码器译码出16位扫描线；另一种是扫描计数器的低二位译码后从SL0~SL3输出。

注意：当采用译码输出时，显示只能显示低四位字符。 键输入控制

这个部件完成对键盘的自动扫描，锁存RL0~RL7的键输入信息，搜索闭合键，去除键的抖动，并将键输入数据写入内部先进先出（FIFO ）的RAM 存储器。

FIFO/传感器RAM 和显示RAM

8279具有8个先进先出的键输入缓冲器，并提供16个字节的显示数据缓冲器。

CPU 将段数据写入显示缓冲器，8279自动对显示器扫描，将其内部显示缓冲器中的数据在显示器上显示出来。

移 位

/选通

RL 7~0 SL 4~0

BD

OUTA 3~0, OUTB 3~0

芯片接口控制逻辑

实现8279和单片机接口的内容归纳为芯片接口控制逻辑，主要包括：数据缓冲器

I/O控制电路

中断请求产生电路

键盘接口控制逻辑

按功能分为以下几个部分：

扫描电路

扫描回送电路

去抖动及键码生成电路

键盘存储区FIFO RAM

时序和控制逻辑

1.4 8279的控制字

8279共有8条命令字，其格式与功能如下：

（1）键盘/显示方式设置命令：

D7、D6

D4、D3为显示方式设定位，共有以下四种显示方式，见下表：

表6-5 8279显示方式

D2、D1、D0为键盘/显示工作方式设定位，共有以下7种工作方式见下表：

表6-6 8279键盘/显示工作方式

（2）时钟编程命令：时钟编程命令字格式及功能说明如下：

D7、D6、D5为001，是时钟编程命令特征位。

D4、D3、D2、D1、D0用于设定对CLK输入端输入的外部时钟信号进行分频的分频系数N。若外部时钟频率为2MHz，PPPPP被设置为10100（N=20），即可产生8279内部要求的100KHz基本时钟信号。

（3）读FIFO/传感器RAM命令：读FIFO/传感器RAM命令字格式及功能说明如下：

D7、D6、D5为010，是读FIFO/传感器RAM命令特征位。

D4(AI)为自动递增设定位。当该位为0时，每次读完传感器RAM的数据后地址不变；当该位为1时，每次读完传感器RAM的数据后地址自动加1，下一个数据便从下一个地址读出，不必重新设置读FIFO/传感器RAM命令。

D2、D1、D0为FIFO/传感器RAM地址。

（4

D7、D6、D5为011，是读显示RAM命令特征位。

D4(AI)为自动递增设定位。该位为1时，每次读数后地址自动加1。

D3、D2、D1、D0为显示RAM的存储单元地址。

（5）写显示RAM命令：该命令字格式及功能说明如下：

D7、D6、D5为100，是写显示RAM命令特征位。

D4(AI)为自动递增设定位。该位为1时，每次写入数据后地址自动加1。

D3、D2、D1、D0为待写入显示RAM的存储单元地址。

（6

D7、D6、D5为101，是显示禁止写入/消隐命令特征位。

D3、D2为A、B组显示RAM写入屏蔽位。当D3=1时，A组的显示RAM禁止写入，从CPU写入显示RAM数据时，不会影响A的显示，这种情况通常用于双4位显示器。当D2=1时，可屏蔽B组显示器。

D1、D0为A、B组的消隐设置位。D1（或D0）为1，则对应的A（或B）组显示输出熄灭，该位为0，则显示恢复。

（7

D7、D6

D4、D3、D2为清除显示RAM方式设定位，工作方式见表6-7。

表6-7 清除方式设定

D0为总清除设定位。该位为1时，清除全部显示器RAM及FIFO RAM。

（8

D7、D6、D5为111，是结束中断/出错方式设置命令的特征位。

D4为1时，N键轮回工作方式可工作得特殊出错方式（多个键同时按下）；对传感器工作方式，此命令使IRQ变低，结束中断，并允许对RAM进一步写入。

（五）8279状态字

8279的FIFO状态字主要用于键盘和选通工作方式，以指示数据缓冲器FIFO/传感器RAM

D7

示RAM操作无效。

D6为传感器信号结束/错误位。在传感器工作方式时，S/E=1表示传感器的最后一个信号已进入传感器RAM；在特殊错误方式中，D6=1表示出现了多键同时按下错误。该位在执行CF=1的清除命令时被复位。

D5为FIFO/传感器RAM溢出标志位。当FIFO/传感器RAM写满时，若再写入数据，则该位置1。

D4为FIFO/传感器RAM空标志位。当FIFO/传感器RAM已置空时，如果CPU企图读出数据，则该位置1。

D3为FIFO/传感器RAM满标志位。D3=1表示FIFO/传感器RAM已满。

D2、D1、D0表示FIFO/传感器RAM中字符的个数。

在本试验箱中，8279和键盘、LED的连线如下图：

我们发现，原理上8279可以同时控制8个LED和8列键盘，但本试验箱只有6个LED和6列键盘，这是通过少用两根线来实现的。上图74LS138的2号、3号输出线悬空，其余六根线接到了LED和键盘，在写程序时必须要有特殊的处理。虽然我们没有接2、3号LED,但是8279并不知道这件事，还是会向相应的RAM 里送数据，在写程序时，应该人为跳过这两位。同样的，对应的2、3列的键盘也要特殊处理。

不幸的是，我们的试验箱的六个LED和原理图相比是反向连接的：

原理图上位于最左位的LED在实验箱上位于最右边，次左位的位于次右位，也就是说是互为对称的，这带来了极大的不方便，因为不能利用8279出色的控制LED 的功能。举例如下：

假设8279选择左端输入方式，此时显示RAM的第一个单元存有‘1’的七段码，理论上LED最左端会显示1，其余位熄灭，而在本试验箱最右端会显示1，其余熄灭，现在有键按下，比如说是‘2’，如果将其七段码存入显示RAM的第二位，理论上LED最左端会依次显示1、2，其余熄灭；而在本试验箱上从左往右看，前4个LED熄灭，第五个是2，最后一个是1。这样，显示的顺序不能真正代表输入的顺序。要想使显示的顺序真正代表输入顺序，每输入一个字符后都要重新改变显示RAM的每一位，这实际上就是直接操纵LED，也就丧失了8279作为键盘接口的优越性。

3.硬件连接及初级设计说明

3.1硬件连接

这个电子计算器只用到试验箱提供的8279芯片。硬件连线很简单。将8279的地址连到210h即可。过程：从键盘输入，在led 灯显示

2.初级设计说明

3.2.1.计算功能

计算器实现的运算功能如下：

以模块化结构设计为基本思想，将程序分为初始化、读入数字、

加减乘除运算、输出结果4个模块。程序将键盘字符进行分析，将数字依次存入开辟的内存空间并记录次数，根据次数来调整数字相应的大小（例如，输入一个数字则直接保存，在输入一个数字则要把保存的数字乘以10再加上刚刚输入的数字，以此类推）。

遇到操作符后将其先保存到操作判断寄存器中，然后再执行相应的计算或操作。

3.2.2 输入功能

本实验仪提供了一个6×4的小键盘，向列扫描码地址(0e101H)逐列输出低电平,然后从行码地址(0e103H)读回，如

果有键按下,则相应行的值应为低,如果无键按下,由于上拉的

作用,行码为高.这样就可以通过输出的列码和读取的行码来

判断按下的是什么键。在判断有键按下后,要有一定的延时,防

止键盘抖动。列扫描码还可以分时用作LED的位选通信号。

3.2.3.实验程序可分成三个模块：

1、键输入模块：扫描键盘、读取一次键盘并将键值存入键值缓冲单元；

2、显示模块：将显示单元的内容在显示器上动态显示；

3、主程序：调用键输入模块和显示模块。

3.2.

4. LED发光显示

本实验仪提供了8段码数码管LED显示电路，只要按地址输出相应数据，就可以实现对显示器的控制。显示共有6位，采用动态方式显示。8段数码管是由8155的PB0、PB1经74LS164“串转并”后输出得到。6位位码由8155的PA0口输出，经uA2003反向驱动后，选择相应显示位。

74LS164是串行输入并行输出转换电路，串行输入的数据位由8155的PB0控制，时钟位由8155的PB1控制输出。写程序时，只要向数据位地址输出数据，然后向时钟位地址输出一高一低两个电平就可以将数据位移到74LS164中，向显示位选通地址输出高电平就可以点亮相应的显示位。

本实验仪中数据位输出地址为0e102H，时钟位输出地址为0e102H，位选通输出地址为0e101H。本实验涉及到了8155 I0/RAM扩展芯片的工作原理以及74LS164器件的工作原理。

七段数码管的字型代码表如下表：

3.3键盘布局

3.4显示结果

4.程序流程图1.控制原理图

2.输入模块流程图

流程图用到的控制字

控制字00H：键盘/显示方式设置命令，8字符显示，左边输入，编码扫描键盘，双键锁定输出

控制字0D1H：清除命令，将显示RAM全部清0

控制字40H：读写FIFO/传感器RAM命令

控制字0C2H：清除命令, 清空FIFO RAM

3.显示函数流程图

流程图用到的控制字

控制字0D1H：清除命令，将显示RAM全部清0

控制字40H：读写FIFO/传感器RAM命令

4.总体程序流程图

5.程序设计

（最终代码）

Z8279 EQU 212H

D8279 EQU 210H

LEDMOD EQU 00000000B ;左边输入,八位显示，外部译码八位显示DATA SEGMENT

DATA1 DB 0,0,0,0,0 ;第一个数据（作为被减数）

DATA2 DB 0,0,0,0,0 ;第二个数据（作为减数）

DATA ENDS

CODE SEGMENT

ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA

START:

PUSH CS

POP DS

PUSH CS

POP ES

MOV DX,Z8279

MOV AL,LEDMOD

OUT DX,AL

;---------------------------------------------------------

MOV DX,Z8279 ;清FIFO RAM寄存器

MOV AL,0D1H

OUT DX,AL

KAISHI: MOV SI,OFFSET DATA1

MOV BX,10

Q1: MOV BYTE PTR[SI+BX-1],'0';数据区清零

DEC BX

JNZ Q1

CALL SHURU ;读取第一个字符;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

MOV [SI],AL ;存入第一个字符

MOV BX,1

CALL DISPL

CALL SHURU ;输入第二个字符 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

CMP AL,'0'

JB T1

MOV BL,BYTE PTR[SI]

MOV BYTE PTR[SI],AL

MOV BYTE PTR[SI+1],BL

MOV BX,2

CALL DISPL

CALL SHURU

T1: PUSH AX ;存入运算符

MOV DX,Z8279

MOV AL,0D1H

OUT DX,AL

WAIIT6:

IN AL,DX

MOV BL,AL

AND AL,80H

CMP AL,80H

JE WAIIT6

CALL

SHURU ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

MOV SI,OFFSET DATA2

MOV BYTE PTR[SI],AL ;输入第三个字符

MOV BX,1

CALL DISPL

CALL

SHURU ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

CMP AL,'='

JZ T99 ;计算跳转

MOV BL,BYTE PTR[SI] ;输入第四个字符

MOV BYTE PTR[SI],AL

MOV BYTE PTR[SI+1],BL

MOV BX,2

CALL DISPL

CALL

SHURU ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; T99: JMP JISUAN

;--------------------------------------------------------------

SHURU PROC ;输入函数

MOV DX,Z8279

MOV AL,0C2H

OUT DX,AL ;置空FIFO寄存器

WAIIT:

NOP

IN AL,DX

MOV BL,AL

AND AL,80H

CMP AL,80H

JE WAIIT ;FIFO正在清除期间则跳转等待

MOV AL,BL

AND AL,0FH

CMP AL,00H

JE WAIIT ;无键按下则等待

MOV AL,40H ;写读FIFO RAM命令字

OUT DX,AL

MOV DX,D8279 ;读入FIFO RAM内容

IN AL,DX

NOP

CMP AL,11

JNZ T101

MOV DX,Z8279

MOV AL,0D1H

OUT DX,AL ;置空FIFO寄存器

WAIIT1:

IN AL,DX

MOV BL,AL

AND AL,80H

CMP AL,80H

JE WAIIT1

JMP KAISHI