8255/273实现六位十进制计算器

### 8255/273实现六位十进制计算器 #### 一、项目背景及目标 本项目旨在利用可编程并行I/O接口芯片8255A和RAM芯片273来实现一个简易的六位十进制计算器。该计算器支持基本的算术运算（加、减、乘、除），并通过一个4×4键盘进行数字和运算符的输入，并使用七段数码管显示计算结果。 #### 二、关键技术点 ##### 1. 可编程并行I/O接口芯片8255A 8255A是一种通用并行I/O接口芯片，常用于扩展微处理器系统的并行输入/输出功能。它具有三个8位并行I/O端口（PA、PB、PC），可以根据需要配置为输入或输出模式。 - **端口A** (PA0～PA7): 可以配置为双向端口或两个独立的4位端口。 - **端口B** (PB0～PB7): 类似于端口A，但不具备双向通信功能。 - **端口C** (PC0～PC7): 可以分成两个独立的4位端口，并且其部分引脚可以用作控制信号。 **控制信号**: - **RESET**: 当此引脚为高电平时，所有内部寄存器将被清除，并将所有I/O口设置为输入模式。 - **CS**: 芯片选择信号，低电平时选中芯片。 - **RD**: 读取信号，低电平时从端口读数据。 - **WR**: 写入信号，低电平时向端口写数据。 - **A1, A0**: 地址选择信号，用于选择PA、PB或PC端口。 ##### 2. 键盘矩阵 该项目使用的是一个4×4键盘矩阵，由16个按键组成。为了减少所需的硬件资源，通常采用行列扫描法来识别按键的按下状态。 - **行列扫描法**: - 发送一个扫描码到键盘的行线。 - 读取列线的状态。 - 根据列线的状态变化来确定哪个键被按下。 - 重复以上步骤直到所有行都被扫描过。 ##### 3. 七段数码管显示 七段数码管由7个LED组成，分别标记为a、b、c、d、e、f、g，通过控制这些LED的亮灭组合来显示数字和其他字符。例如，要显示数字“1”，只需点亮b和c两段即可。 - **动态显示**: - 每个数码管的段被轮流点亮，由于人眼的视觉暂留效应，看起来就像是所有的数码管都在同时显示。 - 这种方法节省了I/O口的数量，但需要定时刷新显示内容，确保显示的稳定。 #### 三、软件设计要点 ##### 1. 键盘扫描程序 - **初始化**: 设置8255A的工作方式，通常端口C的部分引脚用于键盘扫描的控制。 - **扫描循环**: 定时或中断驱动的扫描，识别是否有键被按下。 - **按键处理**: 根据按键执行相应的操作，如读取数字或执行运算。 ##### 2. 数字输入与显示 - **数字输入**: 使用键盘输入数字，并存储在内存中。 - **结果显示**: 将计算结果转换为十进制形式，并通过七段数码管显示出来。 ##### 3. 运算逻辑 - **基本运算**: 实现加、减、乘、除的算法。 - **异常处理**: 如除数为零等情况下的错误处理。 - **溢出检测**: 检查运算结果是否超出六位数字的范围。 #### 四、总结 通过本次设计实践，不仅深入了解了8255A芯片的工作原理和应用，还掌握了如何利用微处理器系统进行基本的输入输出控制。此外，项目还涉及了汇编语言编程、键盘扫描技术以及七段数码管显示控制等多个方面，提高了解决实际问题的能力。 #### 五、参考文献 1. **《清华大学TPC—2003A实验指导书》**, 2006版 2. **《新编16/32位微型计算机原理及应用》**, 李继灿主编，清华大学出版社，2008版，第四版 3. **《微机原理实验指导书》**, 杨国田、高明明编写，校内待出版，2002年3月，第一版