微机原理课程设计进制转换程序设计

课 程 设 计 任 务 书 题 目：进制转换程序设计 初始条件： 具备数字电路的理论知识；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。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写 等具体要求） 1、程序实现二进制、十进制、十六进制之间的转换 2、在命令提示下输入相应进制数，回车后进行转换 3、输入错误时应声响报警并拒绝输入 4、程序采用汇编语言在 PC 机上完成 5、完成符合学校要求的设计说明书 时间安排： 一周，其中 2 天程序设计，2 天程序调试，1 天完成课 程设计报告书及答辩 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 目录 摘要 .I 1 原理分析 .1 2 程序设计流程 .3 2.1 程序流程图 .3 2.2 设计思路 .4 3 程序设计 .5 3.1 堆栈段数据段程序设计 .5 3.2 主程序设计 .5 3.3 输入二进制程序 .7 3.4 输入十进制程序 .8 3.5 输入十六进制程序 .8 3.6 输出二进制程序 .9 3.7 输出十进制程序 .9 3.8 输出十六进制程序 .11 3.9 回车键确定程序 .11 3.10 报警程序 .12 4 运行结果 .13 5 心得体会 .15 参考文献 .16 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 I 摘要 日常生活与实际应用中，往往需要计算机处理的信息是多种多样的，如各 种进位制的数据，不同语种的文字符号和各种图像信息等。但在计算机内部采 用的是二进制计数制，这种进制表达方法对于人们研究分析是不那么方便的。 本次课程设计将通过所学的微机原理知识理论，用汇编语言编写程序，实现二 进制、十进制与十六进制之间的相互转换，并在 MF2KP 软件上演示。 关键词：汇编程序 进制转换 MF2KP 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 1 1 原理分析 进位计数制是人们利用符号来计数的方法。一种进位计数制包含一组数码 符号和两个基本因素。数码是用不同的数字符号来表示一种数制的数值，这些 数字符号称为” 数码” 。基是数制所使用的数码个数称为”基”。权是某数制每一 位所具有的值称为” 权” 。 十六进制(Hexadecimal) 0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.A.B.C.D.E.F 十进制(Decimal) 0.1.2.3.4.5.6.7.8.9 八进制(Octal) 0.1.2.3.4.5.6.7 二进制(Binary) 0.1 在 计 算 机 内 部 采 用 二 进 制 计 数 制 ， 但 在 实 际 应 用 中 ， 需 要 计 算 机 处 理 的 信 息 是 多 种 多 样 的 ， 如 各 种 进 位 制 的 数 据 ， 不 同 语 种 的 文 字 符 号 和 各 种 图 像 信 息 等 。 但 在 计 算 机 中 采 用 的 是 二 进 制 计 数 制 。 本 次 课 程 设 计 通 过 所 学 的 微 机 原 理 ， 用 汇 编 语 言 编 写 程 序 ， 实 现 二 进 制 转 换 成 十 进 制 或 十 六 进 制 ， 十 进 制 转 换 成 二 进 制 或 十 六 进 制 ， 十 六 进 制 转 换 成 二 进 制 或 十 进 制 。 十进制转换为二进制整数部分的方法叫做除 2 取余法，每次将整数部分除 以 2，余数为该位权上的数，而商继续除以 2，余数又为上一个位权上的数，这 个步骤一直持续下去，直到商为 0 为止，最后读数时候，从最后一个余数读起， 一直到最前面的一个余数。小数部分的方法叫乘 2 取整法，就是将小数部分乘 以 2，然后取整数部分，剩下的小数部分继续乘以 2，然后取整数部分，剩下的 小数部分又乘以 2，一直取到小数部分为零为止。如果永远不能为零，就同十 进制数的四舍五入一样，按照要求保留多少位小数时，就根据后面一位是 0 还 是 1，取舍，如果是零，舍掉，如果是 1，向入一位。换句话说就是 0 舍 1 入。 读数要从前面的整数读到后面的整数。 二进制转换为十进制不分整数和小数部分，方法（按权相加法）是将二进 制每位上的数乘以权，然后相加之和即是十进制数。 二进制转换为十六进制用取四合一法，即从二进制的小数点为分界点，向 左（向右）每四位取成一位，接着将这四位二进制按权相加，得到的数就是一 位十六位二进制数，然后，按顺序进行排列，小数点的位置不变，得到的数字 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 2 就是我们所求的十六进制数。如果向左（向右）取四位后，取到最高（最低） 位时候，如果无法凑足四位，可以在小数点最左边（最右边） ，即整数的最高位 （最低位）添 0，凑足四位。 将十六进制转换为二进制，取一分四法，即将一位十六进制数分解成四位 二进制数，用四位二进制按权相加去凑这位十六进制数，小数点位置照旧。 十进制转换成十六进制的方法与十进制转换成二进制的方法相同，但不同 的是每次除以 16。 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 3 2 程序设计流程 2.1 程序流程图 Y N 输入数字是 否小于 7? DONE 从键盘输入数字 重新显示 MENU 开始 显示 MENU 调用报警程序 SOUNDF 发声报警 显示 error 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 4 结束 2.2 设计思路 首 先 对 原 理 进 行 分 析 ， 了 解 不 同 进 制 数 之 间 是 如 何 进 行 转 换 。充 分 认 识 汇 编 语 言 的 指 令 系 统 ,掌 握 各 个 汇 编 指 令 的 功 能 及 用 法 ,了 解 各 种 程 序 结 构 (顺 序 、 分 支 、 循 环 和 子 程 序 )的 特 点 。 首 先 定 义 堆 栈 段 ， 再 定 义 数 据 段 ， 在 数 据 段 中 输 入 MENU 中 要 显 示 的 内 容 。 再 建 一 个 表 TABLE， TABLE 中 的 内 容 为 L0， L1， L2， L3， L4， L5， L6 把 然 后 根 据 题 目 要 求 设 计 简 单 的 程 序 流 程 图 ， 再 根 据 流 程 图 设 计 出 每 一 模 块 的 汇 编 语 言 程 序 ， 然 后 再 通 过 调 用 、 跳 转 、 转 移 等 方 法 将 各 个 子 程 序 连 接 在 一 起 。 这 样 依 据 题 目 要 求 的 汇 编 程 序 就 初 步 完 成 了 ，本 次 用 到 的 软 件 是 MF2KP， 首 先 在 MF2KP 环 境 下 输 入 设 计 的 汇 编 程 序 ， 然 后 编 译 、 连 接 、 DONE 数字为 1，调用 子程序 L1 若数字为 0， 则退出 数字为 2，调用 子程序 L2 数字为 3，调用 子程序 L3 数字为 4，调用 子程序 L4 数字为 5，调用 子程序 L5 数字为 6，调用 子程序 L6 输入 二进制数 输入 二进制数 输入 十进制数 输入 十进制数 输入 16 进制数 输入 16 进制数 转换输出 十进制数 转换输出 16 进制数 转换输出 二进制数 转换输出 16 进制数 转换输出 二进制数 转换输出 十进制数 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 5 运 行 。 3 程序设计 3.1 堆栈段数据段程序设计 首先定义堆栈段的程序，程序如下所示： STACK SEGMENT STACK DB 200 DUP(?) STACK ENDS 在数据段中有后面程序要用到的数据MENU，mess1到mess6和error,还有数 据表TABLE。定义数据段程序如下所示： DATA SEGMENT MENU DB Please Input your Choice:,0dh,0ah db 1: Bin2 -Dec10,0dh,0ah db 2: Bin2 -Hex16,0dh,0ah db 3: Dec10 -Bin2,0dh,0ah db 4: Dec10 -Hex16,0dh,0ah db 5: Hex16 -Bin2,0dh,0ah db 6: Hex16 -Dec10,0dh,0ah db 0: Exit. $ mess1 db Please input a Bin2 number:$ mess2 db Please input a Dec10 number:$ mess3 db Please input a Hex16 number:$ mess4 db Output Bin is: $ mess5 db Output Dec is: $ mess6 db Output Hex is: $ error db error!please input your choice again$ TABLE DW L0,L1,L2,L3,L4,L5,L6 DATA ENDS 3.2 主程序设计 在 定 义 完 堆 栈 段 和 数 据 段 后 ， 就 是 主 程 序 的 设 计 。 首 先 对 寄 存 器 AX 清 零 ， 压 栈 。 读 取 数 据 ， 在 屏 幕 上 显 示 字 符 串 MENU， 根 据 MENU 的 提 示 ， 从 键 盘 输 入 一 字 符 串 。 将 该 字 符 串 减 30H 后 于 7 进 行 比 较 ， 若 小 于 7， 则 跳 转 到 DONE 程 序 ， 否 则 调 用 报 警 程 序 ， 发 出 声 音 报 警 并 提 示 error。 在 DONE 程 序 中 ， 若 输 入 的 数 字 为 1， 则 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 6 立 即 跳 转 到 L1， 进 行 二 进 制 转 化 为 十 进 制 ； 若 输 入 的 数 字 为 2， 则 跳 转 到 L2， 进 行 二 进 制 转 换 为 十 六 进 制 ； 若 为 3， 则 跳 转 到 L3 进 行 十 进 制 转 换 为 二 进 制 ； 若 为 4， 则 跳 转 到 L4 进 行 十 进 制 转 换 为 十 六 进 制 ； 若 为 5， 则 跳 转 到 L5 进 行 十 六 进 制 转 换 为 二 进 制 ； 若 为 6， 则 跳 转 到 L6 进 行 十 六 进 制 转 换 为 十 进 制 ； 如 果 为 零 ， 则 退 出 程 序 ， 结 束 。 主 程 序 的 设 计 如 下 所 示 ： CODE SEGMENT MAIN PROC FAR ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK START: PUSH DS XOR AX,AX ；清零 PUSH AX MOV AX,DATA MOV DS,AX LKS:LEA DX,MENU ；取存储区首址 MOV AH,09H ；显示字符串 INT 21H MOV AH,01H ；从键盘输入字符串 INT 21H SUB AL,30H CMP AL,07h JB DONE ；AL小于07H跳转到DONE CALL SOUNDF ；调用报警程序 LEA DX,error MOV AH,09H ；显示字符串error INT 21H JMP MAIN DONE:LEA SI,TABLE MOV AH,0 SHL AX,1 ADD SI,AX JMP SI ；二进制转换成十进制 L1:CALL INBIN ；调用输入二进制程序 CALL CRLF CALL OUTDEC ；调用输出十进制程序 CALL CRLF JMP LKS ；直接跳转到LKS ；二进制转换成十六进制 L2:CALL INBIN ；调用输入二进制程序 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 7 CALL CRLF CALL OUTHEX ；调用输出十六进制程序 CALL CRLF JMP LKS ；十进制转换成二进制 L3:CALL INDEC ；调用输入十进制程序 CALL CRLF CALL OUTBIN ；调用输出二进制程序 CALL CRLF JMP LKS ；十进制转换成十六进制 L4:CALL INDEC ；调用输入十进制程序 CALL CRLF CALL OUTHEX ；调用输出十六进制程序 CALL CRLF JMP LKS ；十六进制转换成二进制 L5:CALL INHEX ；调用输入十六进制程序 CALL CRLF CALL OUTBIN ；调用输出二进制程序 CALL CRLF JMP LKS ；十六进制转换成十进制 L6:CALL INHEX ；调用输入十六进制程序 CALL CRLF CALL OUTDEC ；调用输出十进制程序 CALL CRLF JMP LKS L0:RET MAIN ENDP CODE ENDS ；代码段结束 END START ；程序结束 3.3 输入二进制程序 二进制数从键盘键入之后只需要直接完成从键盘向内存的循环输入即可， 其代码如下： INBIN PROC LEA DX,MESS1 MOV AH,09H ；显示字符串MESS1 INT 21H MOV BX,0 INBL1:MOV AH,01H ；从键盘输入字符 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 8 INT 21H CMP AL,0DH ；比较输入的是否是回车键 JZ INBEXIT ；等于零（回车键）跳转到INBEXIT AND AL,01H ；保留低四位 SHL BX,1 ；逻辑左移一位 OR BL,AL JMP INBL1 INBEXIT:RET INBIN ENDP 3.4 输入十进制程序 十进制数从键盘键入之后需要进行乘法运算之后转换成二进制数，再完成 从键盘向内存的循环输入，其代码如下： INDEC PROC LEA DX,MESS2 MOV AH,09H ；显示字符串MESS2 INT 21H MOV BX,0 INDL1:MOV AH,01H ；从键盘输入字符 INT 21H CMP AL,0DH ；比较输入的是否是回车键 JZ INDEXIT ；等于零（回车键）跳转到INDEXIT SUB AL,30H CMP AL,9 JBE INDL2 ；小等于 9跳转到INDL2 SUB AL,7 INDL2:MOV AH,0 XCHG AX,BX ；AX BX交换 MOV CX,10 MUL CX ；AX乘以CX ADD BX,AX JMP INDL1 INDEXIT:RET INDEC ENDP 3.5 输入十六进制程序 十六进制数从键盘键入之后需要进行从 1 位变为 4 位的移位运算转换成二 进制数，再完成从键盘向内存的循环输入，其代码如下： INHEX PROC 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 9 LEA DX,MESS3 MOV AH,09H ；显示字符串MESS3 INT 21H MOV BX,0 IHL1:MOV AH,01H ；从键盘输入字符 INT 21H CMP AL,0DH ；比较输入的是否是回车键 JZ IHEXIT ；等于零（回车键）跳转到IHEXIT SUB AL,30H CMP AL,9 JBE IHL2 ；如果AL小等于9跳转到IHL2 SUB AL,7 IHL2:MOV CL,4 SHL BX,CL ； BX逻辑左移CL 位 OR BL,AL JMP IHL1 IHEXIT:RET INHEX ENDP 3.6 输出二进制程序 将内存中存储的 2 进制数输出为 2 进制数，只需要将内存中所存储的码循 环输出显示出来即可，其代码如下： OUTBIN PROC LEA DX,MESS4 MOV AH,09H ；显示字符串MESS4 INT 21H MOV CX,16 OBL1:ROL BX,1 ； BX循环左移一位 MOV DL,BL AND DL,01H OR DL,30H MOV AH,02H ；字符输出 INT 21H LOOP OBL1 ；循环OBL1 RET OUTBIN ENDP 3.7 输出十进制程序 将内存中存储的 2 进制数输出为 10 进制数，需要将内存中的码进行除法运 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 10 算，再循环输出显示，其代码如下： OUTDEC PROC LEA DX,MESS5 MOV AH,09H ；显示字符串MESS5 INT 21H PUSH BX ；压栈 MOV AX,BX MOV DX,0 MOV CX,10000 DIV CX ；AX除以CX MOV BX,DX MOV DL,AL OR DL,30H MOV AH,02H INT 21H MOV AX,BX MOV DX,0 MOV CX,1000 DIV CX MOV BX,DX MOV DL,AL OR DL,30H MOV AH,02H INT 21H MOV AX,BX MOV DX,0 MOV CX,100 DIV CX MOV BX,DX MOV DL,AL OR DL,30H MOV AH,02H INT 21H MOV AX,BX MOV CL,10 DIV CL MOV BL,AH MOV DL,AL OR DL,30H MOV AH,02H INT 21H MOV DL,BL OR DL,30H INT 21H 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 11 POP BX RET OUTDEC ENDP 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 12 3.8 输出十六进制程序 将内存中存储的 2 进制数输出为 16 进制数，需要将内存中的码进行移位运 算，将 4 位 2 进制数合并为 1 位 16 进制数，再循环输出显示，其代码如下： OUTHEX PROC LEA DX,MESS6 MOV AH,09H ；显示字符串MESS6 INT 21H MOV CX,4 OHL1:ROL BX,1 ； 循环左移 ROL BX,1 ROL BX,1 ROL BX,1 MOV DL,BL AND DL,0FH ； 保留低四位 ADD DL,30H CMP DL,39H JBE OHL2 ADD DL,7 OHL2:MOV AH,02H INT 21H LOOP OHL1 RET OUTHEX ENDP 3.9 回车键确定程序 当输入指定数制的数之后，需要依靠此程序来确定输入完成并执行转换过 程并输出，其代码如下： CRLF PROC MOV AH,02H ；输出字符 MOV DL,0DH ；确定（回车键） INT 21H MOV DL,0AH ；键盘缓冲输入 INT 21H RET CRLF ENDP 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 13 3.10 报警程序 当输入的数不在所选范围（即数字 06）时，会启动此程序进行报警并恢 复到出错前的状况，其代码如下： SOUNDF PROC NEAR IN AL,61H ；取得设备控制寄存器开关量 MOV BL,AL MOV AL,0B6H OUT 43H,AL ；写入方式控制字 MOV AX,1000H ；输出频率1000Hz OUT 42H,AL ；先写入低 8位 MOV AL,AH OUT 42H,AL ；后写入高 8位 OR AL,3 ；接通扬声器 OUT 61H,AL ；设置设备控制寄存器开关量 MOV DX,2500 LOOP1:DEC DX MOV CX,65535 LOOP2:LOOP LOOP2 ；循环 LOOP2 CMP DX,0H JNZ LOOP1 ；DX不等于0跳转到LOOP1 MOV AL,AH MOV AL,BL OUT 61H,AL ；恢复原状 RET SOUNDF ENDP 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 14 4 运行结果 在 微 机 原 理 实 验 平 台 集 成 开 发 环 境 MF2KP 上 输 入 该 汇 编 程 序 ， 点 击 16 位 编 码 系 统 的 汇 编 源 程 序 ， 再 点 击 连 接 目 标 码 ， 再 点 运 行 程 序 。 这 时 弹 出 DOS 窗 口 ， 窗 口 如 图 4-1 所 示 。 图 4-1 初 始 窗 口 首 先 进 行 二 进 制 转 换 成 十 进 制 ， 在 窗 口 中 输 入 1， 这 时 窗 口 中 提 示 “Please input a Bin number:”.输 入 二 进 制 数 11010110， 运 行 显 示 结 果 如 图 4-2 所 示 。 图 4-2 二 进 制 转 十 进 制 要 进 行 二 进 制 转 换 成 十 六 进 制 时 ， 在 窗 口 中 输 入 2， 这 时 窗 口 中 提 示 “Please input a Bin number:”.输 入 二 进 制 数 11010110， 运 行 显 示 结 果 如 图 4-3 所 示 。 图 4-3 二 进 制 转 十 六 进 制 要 进 行 十 进 制 转 换 成 二 进 制 时 ， 在 窗 口 中 输 入 3， 这 时 窗 口 中 提 示 “Please input a Dec number:”.输 入 十 进 制 数 113， 运 行 显 示 结 果 如 图 4-4 所 示 。 图 4-4 十 进 制 转 二 进 制 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 15 要 进 行 十 进 制 转 换 成 十 六 进 制 时 ， 在 窗 口 中 输 入 4， 这 时 窗 口 中 提 示 “Please input a Dec number:”.输 入 十 进 制 数 159， 运 行 显 示 结 果 如 图 4-5 所 示 。 图 4-5 十 进 制 转 十 六 进 制 要 进 行 十 六 进 制 转 换 成 二 进 制 ， 在 窗 口 中 输 入 5， 这 时 窗 口 中 提 示 “Please input a Hex number:”.输 入 十 六 进 制 数 1D， 运 行 显 示 结 果 如 图 4-6 所 示 。 图 4-6 十 六 进 制 转 二 进 制 要 进 行 十 六 进 制 转 换 成 十 进 制 ， 在 窗 口 中 输 入 6， 这 时 窗 口 中 提 示 “Please input a Hex number:”.输 入 十 六 进 制 数 30， 运 行 显 示 结 果 如 图 4-7 所 示 。 图 4-7 十 六 进 制 转 十 进 制 当 输 入 非 0-6 的 字 符 时 ， 系 统 报 错 ， 请 求 重 新 输 入 ， 运 行 显 示 结 果 如 图 4-8 所 示 。 图 4-8 报 错 界 面 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 16 5 心得体会 回顾此次微机原理课程设计，至今感慨颇多。的确，从选题到定稿，从理 论到实践，在短短的一个星期的日子里，有苦有甜。同时也学到很多很多新的 东西，虽然时间有限但是自己很多方面都有了提升，如动手编程能力和解决问 题的能力。 课程设计刚开始拿到题目时，对于理论知识学习不够扎实的我深深感到了 自己的不足，便重新看了教材，对知识进行了梳理，掌握了基本理论知识。这 样对平时学习的不足和缺陷就有所弥补。遇到过各种各样的问题，没有扎实的 理论知识是无法解决的。只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中 得出结论，通过实际动手去验证理论，在这二者的配合下，我们不仅可以成功 的完成课程设计，而且还可以掌握和巩固所学知识，充实自己的知识储备。同 时也可以使自己的实际动手能力和独立思考的能力在一定程度上得到提升，使 自己能更好的适应社会的要求。 通过本次课程设计，我在发现问题、分析问题和解决问题的能力得到了提 升。培养了我的设计思维，提高了我们的逻辑思维能力，使我们在汇编程序的 分析与设计上有了很大的进步。同时也让我在面对问题的时候不在像以前那样 惊慌失措，而是慢慢分析问题，逐步去解决问题，实现各个击破。培 养 我 们 独 立 思 考 的 能 力 ， 和 逻 辑 的 分 析 能 力 . 总之，通过本次课程设计，我收获颇丰，一方面使自己各方面能力在一定 程度上得到提升，另一方面是自己切身体会到汇编语言的实用性和有效性，同 时在让我体会到了设计的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐。 武汉理工大学微机原理与接口技术课程设计说明书 17 参考文献 【1】 微机原理与接口技术 ，姚燕男、薛钧义编著，高等教育出版社，2004 【2】 微型机原理与接口技术 ，刘永华，王成端编著，清华大学出版社，2006 【3】 微型计算机原理与接口技术 ，杨立等编著，中国水利水电出版社，2005 【4】 微机原理应用实践 ，王萍、周根元等编著，机械工业出版社，2001 【5】 微型计算机原理与与常用接口技术 ，袁开榜等编著，中国水利水电出版 社，2006