模拟计算器设计

### 模拟计算器设计知识点详解 #### 一、概述与设计思路 - **设计背景**：本项目是在学习了微型计算机原理与应用课程后，为了加深理解和应用所学知识而展开的一项实践性课题。主要目的是设计一款基于8088 CPU的模拟计算器。 - **设计目标**：该模拟计算器需具备基本的算术运算能力，具体包括5位十进制数以内的加减法运算以及2位十进制数以内的乘除法运算。 - **设计思路**： - **持续扫描键盘**：通过编写程序来不断检测键盘是否有按键被按下。若无按键，则继续扫描；若有按键，则执行相应的操作。 - **数值输入验证**：利用汇编语言编写的程序来验证输入的按键值，并调用相应的子程序进行运算处理。 - **结果显示**：将运算结果存储并在LED显示器上显示出来。 #### 二、硬件电路设计 - **核心组件介绍**： - **8088 CPU**：16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz。支持1MB内存空间，内部数据总线为16位，外部数据总线为8位。 - **8253 可编程计时器**：用于提供定时和计数功能，常用于控制LED显示器的刷新频率。 - **8255A 可编程并行输入/输出芯片**：用于扩展I/O端口，实现与外部设备如键盘和显示器的数据交换。 - **74LS138 译码器**：用于地址译码，控制芯片的选择。 - **2×8矩阵式键盘**：通过8255A接口与系统总线连接，实现用户输入。 - **六位七段LED数码管**：用于显示计算结果。 - **硬件电路结构**： - 键盘与8255A接口连接，构成8×2矩阵形式。键盘按键按功能分为数字键(0-9)、运算符键(加、减、乘、除)以及等号和清零键。 - LED显示器同样通过8255A与CPU相连，用于显示计算结果。 #### 三、软件设计 - **程序架构**： - **主程序循环**：负责持续监控键盘输入。 - **输入处理子程序**：识别输入的按键并转换为数值。 - **运算子程序**：根据输入的运算符执行相应的算术运算。 - **结果显示子程序**：将运算结果更新至LED显示器。 - **编程语言**：采用汇编语言编写程序。 #### 四、调试过程 - **调试步骤**： 1. 使用仿真软件（如PROTUES）对设计的原理图进行初步验证。 2. 根据仿真结果调整硬件电路设计。 3. 连接实际硬件电路并运行软件程序进行测试。 4. 根据测试结果调整程序逻辑直至达到预期功能。 - **常见问题及解决方案**： - **键盘输入异常**：检查键盘矩阵的连接是否正确，确保没有短路或断路现象。 - **显示错误**：确认LED显示器的连接方式正确，检查控制LED的代码逻辑。 - **运算结果错误**：仔细审查运算子程序中的算法实现，确保所有边界情况都得到妥善处理。 #### 五、心得体会 - 在设计过程中，不仅巩固了微型计算机原理与应用课程的学习成果，还提升了实践能力和问题解决能力。通过实际动手制作模拟计算器，深刻理解了硬件电路设计和软件编程的紧密联系。 #### 六、参考文献 - 由于题目中未给出具体的参考文献，此处略去。 #### 七、附录 - 同样，题目中未提供附录内容，故不作展示。 通过以上内容的详细介绍，我们可以看到基于8088 CPU的模拟计算器设计是一个综合性较强的实践项目，它不仅要求学生掌握微型计算机的基本原理，还需要熟悉硬件电路的设计方法和汇编语言的编程技巧。此外，良好的问题分析和解决能力也是顺利完成项目的关键因素之一。