8086处理器应用仿真
作者：互联网
8086处理器应用仿真
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题目要求:
“微机原理及应用”大作业1：8086处理器应用仿真
使用8086，要求系统电路含有4个及以上led灯（或1位以上数码管）和按键（盘），在PROTEUS上仿真实现。要求如下：
1、系统功能自定，要求使用中断功能。
2、汇编语言实现。
3、在PROTEUS上仿真实现。
4、系统功能越复杂，作业得分越高。
一、 系统设计说明
本系统核心部件为8086CPU。
左上方电路由8086微处理器、74273锁存器和74154译码器组成。由于8086CPU地址和数据复用，所以需三片地址锁存器引出稳定的地址信号，经由74154译码器生成端口译码信号。
右上方电路由地址锁存器74LS373、74LS148和7SEG-BCD组成。在系统执行写操作时，AD0-AD7通过锁存器引出稳定的地址信号，由74LS148译码器生成BCD码供给数码管输出。
右下方电路由八个按键和八个锁存器构成。按下按键后，系统执行NMI中断，同时形成数据Q0-Q7。
左下方电路主要由74LS245组成。在系统执行读操作时，将Q0-Q7的数据传输到AD0-AD7。
二、系统功能说明
本系统的功能是：通过按一下按键（不是长按），识别按键所代表的数字，锁存，然后输出到数码管上，当再按一下按键，且所代表的数字比原来的高时，锁存，并输出更高的数字。在按下R8对应的按键后，再按下RX(X可取0-7)对应的按键，数码管输出X。
具体说明：未按下按键时，T0-T7为高电平，所有按键通过八输入与门再连上一个非门，接到NMI中断上。通过按下按键，使8086进入NMI中断，同时D锁存器接收到T0-T7中某一个变化，进而更新Q0-Q7。NMI中存在延时电路，因此有足够的时间等待Q0-Q7的数据更新，而后进行读写操作，最后输出到数码管上，数码管显示出所按键的数字。在按下R8对应的按键后，8086CPU的RESET端为高电平，使CPU复位，同时八个D触发器的R端为低电平，使Q0-Q7全为1，及初始化Q0-Q7。
先按下R8所对应的按键，再按下R0所对应的按键，实现数码管的复位（即数码管显示为0）
三、软件设计说明
软件设计部分利用EMU8086仿真系统实现汇编语言程序的编写和编译。
系统控制程序采用程序段CODE和数据段DATA两段结构组成。程序段包括段寄存器的初始化、中断向量寻址、IO口设置、MAIN主程序、中断程序ints1以及其中的延时子程序NEXT。主程序的功能是循环等待。当按钮被点击时，就触发了NMI中断，CPU执行中断服务子程序。因为硬件电路中存在时序问题，在未加入延时程序之前，D触发器还未更新Q0-Q7，CPU就已经完成了读写操作，导致数据无法传输，因此增加了延时程序NEXT。等到D触发器更新完Q0-Q7,系统再进行读写操作，输出，显示管显示出数字。
四、调试及运行结果
1.数据的锁存问题
在刚刚开始设计电路的时候，写入数据没有使用74LS373锁存器，导致数码管显示器会因为CPU内部AD0-AD7的改变而改变，无法准确的反应按键的数据。在读取数据的时候数据同样需要锁存，这可以用D触发器实现。D触发器的D脚接高电平，把按键的输出信号作为D触发器的CLK，再把D触发器的Q(一)作为锁存后的按键的输出信号。
2.时序问题
在加入了D触发器之后（未使用延时程序NEXT），发现按一次按键后，数码管不会改变，再按下一次按键后，数码管才会改变。通过设置系统的动画选项，减小每帧的时间，观察到：在D触发器还未更新Q0-Q7的数据之前，系统已经完成了读写操作。我通过改变硬件电路，给NMI中断接受到中断信号前，串联了十二个非门，仍然无法解决此问题，且过多的增加非门，会使硬件电路变得庞大且消耗成本。因此我改变了软件，在系统执行读写操作前，执行延时程序NEXT，语句如下:
MOV CX,10000 ;10000→CX
NEXT: ;延时程序
MOV DX,PORT0
IN AX,DX
LOOP NEXT ; CX-1→CX
令CX从10000开始，执行一次后减1，最后解决了这个时序的问题。
3.运行结果
仿真开始
左下角的74LS245的B端全为1，即Q7-Q0为：0000 0000。显示管显示为0，
按下R1下方的按键
Q1变为0，Q7-Q0为：1111 1101。显示管显示为1
按下R3下方的按键
Q3也变为0，Q7-Q0为：1111 0101。显示管显示为3
五、心得体会
1.运用Proteus 进行 8086处理器的应用仿真让我学到了许多，从硬件电路的设计，到软件的编程，再到调试。只有通过理解和掌握接口芯片的引脚和芯片的端口寻址，才能设计出所需的电路图。这不仅让我加深了对8086处理器的使用、理解，也让我学习并且明白汇编语言的重要性。在一次次实验中提高动手能力，把理论知识转化为实践成果。
2.在仿真运行时，通过单步调试，可以观察到每一条指令执行后的效果，也能直观的观察实时仿真的结果，方便对程序的调试。
3.硬件电路的设计可能会存在时序的问题，如果存在问题，就需要运用所学的知识解决，既可以改变硬件电路的设计，也可以想办法通过软件编程解决。
六、结语
作品实际上就是实现一个锁存的功能，明显用个芯片就能完成的，硬是被我做成这样，为了复杂而复杂。这个作品是我刚开始学习的作品，因此有很多地方做得不好，还希望各位批评指正。
附：8086处理器应用仿真Proteus仿真，emu8086代码和分析文档
https://download.csdn.net/download/alongiii/14935363
标签：仿真,Q0,8086,Q7,数码管,处理器,按键 来源： https://blog.csdn.net/alongiii/article/details/113191145