汇编微机原理与接口技术课程设计
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了汇编微机原理与接口技术课程设计相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
本文是微机原理与接口技术课程设计
完整的程序和实验报告可在此处下载：https://gitee.com/zstar1003/xdu-homework/tree/master/%E5%BE%AE%E6%9C%BA%E5%8E%9F%E7%90%86
一、题目要求
编写程序实现下列5项功能，通过从键盘输入1~5进行菜单式选择。
(1) 按数字键“1”，完成将字符串中的小写字母变换成大写字母。用户输入由英文大小写字母或数字0~9组成的字符串（以回车结束），变换后按下列格式在屏幕上显示：
<原字符串>：abcdgyt0092
<新字符串>：ABCDGYT0092
按任意键重做；按Esc键返回主菜单
(2) 按数字键“2”，完成在字符中找最大值。用户输入由英文大小写字母或数字0~9组成的字符串（以回车结束），找出最大值后按下列格式在屏幕上显示：
<原字符串>The maximum is <最大值>.
按任意键重做；按Esc键返回主菜单。
(3) 按数字键“3”，完成输入数据组的排序。用户输入一组十进制数值（小于255），然后变换成十六进制数，并按递增方式进行排序，按下列格式在屏幕上显示：
<原数值串>
<新数值串>
按任意键重做；按Esc键返回主菜单。
(4) 按数字键“4”，完成时间的显示。在屏幕的右上角实时显示出时间HH:MM:SS。 按任意键重做；按Esc键返回主菜单。
(5) 按数字键“5”，结束程序的运行，返回操作系统。
二、实验环境
2.1 软件环境
操作系统：Windows10
编辑器：emu8086
2.2 硬件环境
CPU：i7-10750H
RAM：32GB
三、问题分析
3.1 功能一分析
功能一要求完成字符串大小写的转换，同时需输出原字符串和处理后的字符串。对功能进行分解，需要完成以下几个子任务：
(1) 键盘字符的读取和存储
(2) 异常输入的检测
(3) 字符串的显示
(4) 大小写的转换
3.2 功能二分析
功能二要求在字符中找最大值，同时需输出原字符串和字符中的最大值。对功能进行分解，需要完成以下几个子任务：
(1) 键盘字符的读取和存储
(2) 异常输入的检测
(3) 字符串的显示
(4) 比较字符并记录字符最大值
3.3 功能三分析
功能三要求将输入的十进制数转换成十六进制数输出，并对这些数按递增方式进行排序输出。对功能进行分解，需要完成以下几个子任务：
(1) 键盘字符的读取和存储
(2) 异常输入的检测
(3) 字符串的显示
(4) 十进制数转换成十六进制数
(5) 输入数据的递增排序
3.4 功能四分析
功能四要求将获取系统当前时间，并将该时间显示在屏幕的右上角。对功能进行分解，需要完成以下两个子任务：
(1) 系统时间的获取
(2) 时间位置的确定
3.5 功能五分析
功能五要求结束程序的运行，返回操作系统。该功能实现较为简单，通过DOS的中断调用即可实现。
四、解决方法
4.1 整体设计和基本功能
4.1.1 实验整体设计
本实验采用的是交互式的程序设计，即初始化为一个菜单，可以根据用户的输入分别选择5项功能。同时，当每一项功能结束时，用户可以选择重新尝试或者返回主菜单。
具体的流程如下图所示：
4.1.2 获取用户的输入
总体流程中以及各个子任务中都需获取用户的输入并进行存储，这项功能的实现使用了DOS的中断调用。由于其需频繁使用，因此在程序中，将其封装成宏定义函数get_char，其功能是获取单个输入字符并存储在AL中。
相关代码：
get_char macro
MOV AH,1
INT 21h
endm
4.1.3 异常输入的检测
在每次获取用户输入后，都需要对输入数据进行检测，若输入异常值则需要提示错误信息并使用户重新输入。
例如，在主菜单中，用户的输入只能为1-5，输入其他值会报错，该部分可由下面的代码实现：
CMP AL,31h
JB main_input_error
CMP AL,35h
JA main_input_error
JMP select
由于字符在计算机中使用ASCII码来进行存储。因此使用CMP指令，将输入字符的ASCII码和目标字符的ASCII码进行比较。其中31h为数字“1”的ASCII码，35h为数字“5”的ASCII码。若输入字符的ASCII码小于31h或大于35h，则跳转到错误提示代码块(main_input_error)，否则进入选择代码块(select)。
4.1.4 字符串的显示
在程序中，提示字符串与处理结果的字符串都需要进行显示。由于这项功能也需要被频繁使用，因此在程序中将其封装为宏定义函数print_string，相关代码如下：
print_string macro string
LEA DX,string
MOV AH,09h
INT 21h
endm
该函数的传入参数为string，通过DOS的中断调用，可以在屏幕上显示出DS：DX地址处的字符串。
4.1.5 换行显示功能
在程序运行中，为了使显示界面更为美观，需要频繁使用换行显示的功能，因此在程序中也将其封装为宏定义函数，相关代码如下：
print_line macro
MOV AH,2 ;调用2号功能系统，将DL的内容显示到屏幕
MOV DL,0DH ;0DH是回车符的ASCII码
INT 21h
MOV AH,2
MOV DL,0AH ;0AH是换行符的ASCII码
INT 21h
endm
换行的本质是打印出一串空行，这里通过显示回车符和换行符的方式实现换行这一效果。
4.2 功能一：字符串小写转大写
在问题分析中，明确了功能一需要完成以下四个子任务：
(1) 键盘字符的读取和存储
(2) 异常输入的检测
(3) 字符串的显示
(4) 大小写的转换
其中，前三个子任务已经在宏定义中实现，因此本功能只要完成第四个任务。
考虑到字符在计算机中是以ASCII码的方式进行存储，而大小写字母之间的ASCII码相差20H，因此，只需将所有小写字母的ASCII码减去20H，即可转换成大写字母。
核心代码如下：
cmp_data:
;CL用来记录剩余的处理字符数量，若CL无空值，直接跳出
CMP CL,00h
JE task1_finish
MOV AL,[SI]
;只有小写字母才进行转换，若不是小写字母直接输出
CMP AL,61h
JB cmp_data_finish
SUB AL,20h ;小写转大写：小写字母-20H
cmp_data_finish:
;[DI]用来存储处理后的字符数据
MOV [DI],AL
INC SI
DEC CL ;处理完一个字符，CL-1
INC DI
;CL不为0，代表没处理完
JMP cmp_data
其中，CL用来记录剩余的处理字符数量，SI为原字符存储的变址索引，DI为处理后的字符存储的变址索引。
功能一的流程图如下所示：
4.3 功能二：在字符中找最大值
在问题分析中，明确了功能二需要完成以下四个子任务：
(1) 键盘字符的读取和存储
(2) 异常输入的检测
(3) 字符串的显示
(4) 比较字符并记录字符最大值
其中，前三个子任务已经在宏定义中实现，因此本功能只要完成第四个任务。
本程序采用遍历的思路进行比较。在获取每个字符之后，通过源变址寄存器SI对原字符串进行遍历，比较每个字符的ASCII码，初始化最大值为第一个字符，若后面的存在字符比当前最大值大，则最大值替换为该字符。最后，对源字符串和目标字符结尾加入字符串结束标记“$”，调用宏定义函数进行输出。
比较过程的核心代码如下：
func_2_cmp_data:
;假如已经遍历完毕则进行跳出
CMP CL,00h
JE func2_finish
MOV AL,[SI]
MOV AH,[DI]
;假如AL>AH，进行跳转，将AL的值存入[DI]，即最大值
CMP AL,AH
JA func_2_cmp_data_finish ;JA:无符号大于则跳转
INC SI
DEC CL
JMP func_2_cmp_data
功能二的流程图如下所示：
4.4 功能三：输入数据组的排序
在问题分析中，明确了功能三需要完成以下五个子任务：
(1) 键盘字符的读取和存储
(2) 异常输入的检测
(3) 字符串的显示
(4) 十进制数转换成十六进制数
(5) 输入数据的递增排序
其中，前三个子任务已经在宏定义中实现，因此本功能只要完成后两个任务。
4.4.1 十进制数转换成十六进制数
考虑到用户输入的数字在计算机内部存储为ASCII码，因此第一步必须将ASCII码转换成十进制数。数字“0”的ASCII码为30H，因此将输入的0-9的ASCII码-30H即可提取到对应的十进制数，也可以将0-9的ASCII码的高位清零，直接获得对应的十进制数。高位清零操作可以用当前数据和OFH取逻辑与来实现。
实际上，寄存器是以十六进制来进行数据的存储，因此当数字仅有一位时，十六进制和十进制完全一样。因此只需考虑多位数据的情况。这一功能中，不同的数据采用空格进行分隔，在检测到空格之前，每一个数据先进行存储，当存在下一位数据时，之间的数据*10再加上下一位数据，这样就实现了十进制数向十六进制数的转换。
相关代码如下所示：
MOV DL,0
MOV DH,10
task_3_real_store:
get_char
CMP AL,0DH ;判断是否按下回车键
JE task3_next_step
CMP AL,20H ;判断是否按下空格键
JE task3_save_num
;小于0或大于9跳转报错
CMP AL,30H ;30H为"0"的ASCII码
JB task3_error_input
CMP AL,39H ;39H为"9"的ASCII码
JA task3_error_input
MOV BH,0
;这里首先需要将ASCII码转换成十进制数，0的ASCII码为30H，因此可以用ASCII码-30H或者将高位清零
AND AL,0FH ;高4位清零
MOV BL,AL
MOV AL,DL
MUL DH ;每一个高位*10
ADD AX,BX
MOV DL,AL
JMP task_3_real_store
4.4.2 输入数据的递增排序
为了将输入数据进行递增排序，本程序运用了双层循环的选择排序方法。
相关代码如下：
sort:
LEA SI,string_task3_count
MOV CL,[SI]
LEA SI,string_task3
;外循环
fori:
LEA DI,string_task3_count
MOV CH,CL
MOV DI,SI
INC DI
;内循环
forj:
MOV BL,[SI]
MOV BH,[DI]
CMP BL,BH
JBE afterswap
MOV [SI],BH
MOV [DI],BL
afterswap:
DEC CH
INC DI
CMP CH,1
JA forj
INC SI
DEC CL
CMP CL,1
JA fori
第i轮外循环，BL指向原字符串第i个字符，外循环的次数由CH来确定。第j轮内循环，BH指向原字符串第j个字符，j初始值为i+1，内循环的次数由CL来确定。每一次内循环中，第i个字符分别与其后面的字符一一比较，若BL>BH，则进行两数交换。第一次外循环确定第一位最小值，第二次外循环确定第二位最小值，直到所有位置的最小都确定，从而实现递增排序。
功能三的流程图如下所示：
4.5 功能四：右上角显示系统时间
在问题分析中，明确了功能四需要完成以下两个子任务：
(1) 系统时间的获取
(2) 时间位置的确定
4.5.1 系统时间的获取
本程序使用DOS中断INT 21H的2CH号功能来获取当前系统时间，小时值会存放在CH中，分值会存放在CL中，秒值会存放在DH中。
相关代码：
MOV AH,2Ch ;CH=时,CL=分,DH=秒
INT 21h
4.5.2 时间位置的确定
本程序使用DOS中断INT 10H的2H号功能来设置光标显示在右上角。其中，DH代表行号，DL代表列号。
相关代码：
MOV DH,0 ;行号
MOV DL,72 ;列号
MOV BH,0
MOV AH,2
INT 10h
4.6 功能五：结束程序的运行
本程序使用DOS中断INT 21H的4CH号功能来实现结束程序运行。
相关代码：
MOV AH, 4CH
INT 21h
五、遇到的问题及调试
5.1 问题一：代码冗长问题
在编程中，遇到重复的代码多次使用导致整体代码冗长的问题，例如字符获取、字符显示、换行等操作，需使用重复的代码。
解决方法：通过宏定义的方式将重复用到的代码进行封装，从而大大减小代码冗余量。
5.2 问题二：程序错误问题
在编写功能三的时候，初次运行时，递增后的字符和输入的字符不相同。
解决方法：通过调试，发现错误原因是在功能三中，使用了DL寄存输入的字符数据，而在中途使用换行语句时，调用了INT 21H的2号功能，导致DL发生变化。因此，在换行前后通过入栈出栈的方式来保护DL数值，从而使问题得到解决。
六、程序运行效果
下面是各个功能的运行效果截图。
6.1 功能一运行效果
6.2 功能二运行效果
6.3 功能三运行效果
6.4 功能四运行效果
七、完整程序
1. DATAS SEGMENT
2. ;此处输入数据段代码
3. string_main db 'plase input the function number (1~5)$'
4. tip DB 'please input string:','$'
5. string_task2_result2 db 'The maximum is :$'
6. string_error db 'Wrong number, please input again. $'
7. string_task3_info db 'please input the DECimAL numbers:',0DH,0AH,'$'
8. again_or_return db 'What do you want to do next" Main Menu or Redo"[ESC/any other key]: $'
9. task1_info db 'Now, we are doing fuction 1: $'
10. task2_info db 'Now, we are doing fuction 2: $'
11. task3_info db 'Now, we are doing fuction 3: $'
12. ; emu8086不支持dup(?) 因此用0来初始化
13. string_task1 db 100 dup(0)
14. string_task1_result db 100 dup(0)
15. string_task2 db 100 dup(0)
16. string_task2_result db 10 dup(0)
17. string_task3 db 100 dup(0)
18. string_task3_count db 10 dup(0)
19. string_task3_result db 100 dup(0)
20. hour db 0
21. minute db 0
22. second db 0
23. time db "00:00:00$"
24. len equ $-time
25. num db 0
26.
27. DATAS ENDS
28.
29. STACKS SEGMENT
30. TOP LABEL WORD
31. ;此处输入堆栈段代码
32. DW 100H DUP(0)
33. STACKS ENDS
34.
35. ;换行
36. print_line macro
37. MOV AH,2 ;调用2号功能系统，将DL的内容显示到屏幕
38. MOV DL,0DH ;0DH是回车符的ASCII码
39. INT 21h
40. MOV AH,2
41. MOV DL,0AH ;0AH是换行符的ASCII码
42. INT 21h
43. endm
44.
45. ;调用DOS功能，该功能为显示DS：DX地址处的字符
46. print_string macro string
47. LEA DX,string
48. MOV AH,09h
49. INT 21h
50. endm
51.
52. ;用来获取单个输入字符
53. get_char macro
54. MOV AH,1
55. INT 21h
56. endm
57.
58. CODES SEGMENT
59. ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKS
60. START:
61. MOV AX,DATAS
62. MOV DS,AX
63.
64. menu:
65. print_string string_main
66. get_char
67. ;只能输入1-5
68. CMP AL,31h
69. JB main_input_error
70. CMP AL,35h
71. JA main_input_error
72. JMP select
73.
74. main_input_error:
75. print_line
76. print_string string_error
77. print_line
78. JMP menu
79.
80. select:
81. CMP AL,31h
82. JE Task1
83. CMP AL,32h
84. JE Task2
85. CMP AL,33h
86. JE Task3
87. CMP AL,34h
88. JE Task4
89. CMP AL,35h
90. JE Task5
91.
92. return_menu:
93. print_line
94. JMP menu
95.
96. ;任务一：实现小写转化成大写
97. Task1 PROC
98. print_line
99. print_line
100. print_string task1_info
101. print_line
102. print_string tip
103. LEA SI,string_task1
104. MOV CL,00H;CL用来存储需要处理字符的数量，初始化置0
105.
106. restore_input:
107. get_char
108. MOV BL,AL ;BL用来存储输入的字符信息，保护数据
109. ;假如当前字符输入是回车(0DH)，则不进行存储，直接跳出
110. CMP AL,0DH
111. JE deal_first
112. ;对空格字符进行存储，单独判断
113. CMP AL,20H ;20H为"空格"的ASCII码
114. JE real_store
115. ;设置输入字符的范围，只能存储数字、大小写字母，否则报错
116. CMP AL,30H ;30H为"0"的ASCII码
117. JB input_error
118. CMP AL,39H ;39H为"9"的ASCII码
119. JBE real_store
120. CMP AL,41H ;41H为"A"的ASCII码
121. JB input_error
122. CMP AL,5AH ;5AH为"Z"的ASCII码
123. JBE real_store
124. CMP AL,61H ;61H为"a"的ASCII码
125. JB input_error
126. CMP AL,7AH ;7AH为"z"的ASCII码
127. JBE real_store
128.
129. ;错误跳转信息，并重新提示输入
130. input_error:
131. print_line
132. print_string string_error
133. print_line
134. print_string tip
135. LEA SI,string_task1
136. MOV CL,00H;CL用来存储需要处理字符的数量，初始化置0
137. JMP restore_input
138.
139. ;存储当前字符
140. real_store:
141. MOV AL,BL ;将BL存储的字符重新赋值给AL
142. MOV [SI],AL ;将AL存储的字符传输到[SI]进行存储
143. INC SI
144. INC CL
145. INC DI
146. ;未检测到结束标志“回车”，返回上一步继续存储下一个字符
147. JMP restore_input
148.
149. ;重新回到存储的首地址位置，对每一个字符进行处理
150. deal_first:
151. LEA SI,string_task1
152. LEA DI,string_task1_result
153.
154. cmp_data:
155. ;CL用来记录剩余的处理字符数量，若CL无空值，直接跳出
156. CMP CL,00h
157. JE task1_finish
158. MOV AL,[SI]
159. ;只有小写字母才进行转换，若不是小写字母直接输出
160. CMP AL,61h
161. JB cmp_data_finish
162. SUB AL,20h ;小写转大写：小写字母-20H
163.
164. cmp_data_finish:
165. ;[DI]用来存储处理后的字符数据
166. MOV [DI],AL
167. INC SI
168. DEC CL ;处理完一个字符，CL-1
169. INC DI
170. ;CL不为0，代表没处理完
171. JMP cmp_data
172.
173. task1_finish:
174. print_line
175. ;为输入和输出字符串添加结束标志
176. MOV [SI],'$'
177. MOV [DI],'$'
178. ;这里显示输入
179. print_string string_task1
180. print_line
181. ;这里显示输出结果
182. print_string string_task1_result
183. print_line
184.
185. ;判断返回菜单或者重试
186. print_string again_or_return
187. get_char
188. CMP AL,1BH ;判断是否按下esc
189. JE return_menu
190.
191. JMP Task1
192.
193. Task1 ENDP
194.
195. ;任务二：在字符中找最大值
196. Task2 PROC
197. print_line
198. print_line
199. print_string task2_info
200. print_line
201. print_string tip
202. LEA SI,string_task2
203. MOV CL,00H;CL用来存储需要处理字符的数量，初始化置0
204.
205. task_2_restore_input:
206. get_char
207. MOV BL,AL ;BL用来存储输入的字符信息，保护数据
208. ;假如当前字符输入是回车(0DH)，则不进行存储，直接跳出
209. CMP AL,0DH
210. JE task2_dealfirst
211.
212. ;设置输入字符的范围，只能存储数字、大小写字母，否则报错
213. CMP AL,30H ;30H为"0"的ASCII码
214. JB task2_input_error
215. CMP AL,39H ;39H为"9"的ASCII码
216. JBE task2_store
217. CMP AL,41H ;41H为"A"的ASCII码
218. JB task2_input_error
219. CMP AL,5AH ;5AH为"Z"的ASCII码
220. JBE task2_store
221. CMP AL,61H ;61H为"a"的ASCII码
222. JB task2_input_error
223. CMP AL,7AH ;7AH为"z"的ASCII码
224. JBE task2_store
225.
226. task2_store:
227. MOV AL,BL
228. MOV [SI],AL
229. INC SI
230. INC CL
231. JMP task_2_restore_input
232.
233. ;错误跳转信息，并重新提示输入
234. task2_input_error:
235. print_line
236. print_string string_error
237. print_line
238. print_string tip
239. JMP Task2
240.
241. task2_dealfirst:
242. LEA SI,string_task2
243. LEA DI,string_task2_result
244. MOV AL,[SI]
245. MOV [DI],AL ;[DI]用来存储输入的数据
246. INC SI
247. DEC CL
248.
249. ;遍历比较
250. func_2_cmp_data:
251. ;假如已经遍历完毕则进行跳出
252. CMP CL,00h
253. JE func2_finish
254. MOV AL,[SI]
255. MOV AH,[DI]
256. ;假如AL>AH，进行跳转，将AL的值存入[DI]，即最大值
257. CMP AL,AH
258. JA func_2_cmp_data_finish ;JA:无符号大于则跳转
259. INC SI
260. DEC CL
261. JMP func_2_cmp_data
262.
263. func_2_cmp_data_finish:
264. MOV [DI],AL
265. INC SI
266. DEC CL
267. JMP func_2_cmp_data
268.
269. func2_finish:
270. print_line
271. MOV [SI],'$'
272. INC DI
273. MOV [DI],'$'
274. ;先输出原字符串
275. print_string string_task2
276. ;补一个空格进行分隔
277. MOV DL,20h
278. MOV AH,2
279. INT 21H
280. print_string string_task2_result2 ;the maximum is :$
281. print_string string_task2_result
282. print_line
283.
284. ;判断返回菜单或者重试
285. print_string again_or_return
286. get_char
287. CMP AL,1BH ;判断是否按下esc
288. JE return_menu
289.
290. JMP Task2
291.
292. Task2 ENDP
293.
294. ;任务三：输入数据组的排序
295. Task3 PROC
296. print_line
297. print_line
298. print_string task3_info
299. print_line
300. print_string string_task3_info
301. LEA SI,string_task3
302. MOV CL,0
303. MOV BH,0
304. MOV DI,0
305.
306. task3_store:
307. MOV DL,0
308. MOV DH,10
309.
310. task_3_real_store:
311. get_char
312. CMP AL,0DH ;判断是否按下回车键
313. JE task3_next_step
314. CMP AL,20H ;判断是否按下空格键
315. JE task3_save_num
316. ;小于0或大于9跳转报错
317. CMP AL,30H ;30H为"0"的ASCII码
318. JB task3_error_input
319. CMP AL,39H ;39H为"9"的ASCII码
320. JA task3_error_input
321. MOV BH,0
322. ;这里首先需要将ASCII码转换成十进制数，0的ASCII码为30H，因此可以用ASCII码-30H或者将高位清零
323. AND AL,0FH ;高4位清零
324. MOV BL,AL
325. MOV AL,DL
326. MUL DH ;每一个高位*10
327. ADD AX,BX
328. MOV DL,AL
329. JMP task_3_real_store
330.
331. task3_error_input:
332. print_line
333. print_string string_error
334. JMP Task3
335.
336. ;检测到空格则进行一次数值保存
337. task3_save_num:
338. CMP BH,0
339. JNZ task3_before_store
340. MOV [SI],DL
341. INC SI
342. INC CL
343.
344. task3_before_store:
345. MOV BH,1
346. JMP task3_store
347.
348. ;输出回车之后
349. task3_next_step:
350. ;注意，换行会改变DL数值，因此必须用堆栈保护DL，栈仅能对字节进行操作
351. PUSH DX
352. print_line
353. POP DX
354. MOV [SI],DL
355. INC SI
356. INC CL
357. LEA DI,string_task3_count
358. MOV [DI],CL
359.
360. task3_finish:
361. LEA DI,string_task3_count
362. MOV CL,[DI]
363.
364. LEA DI,string_task3
365. PUSH DX
366. print_line
367. POP DX
368.
369. ;将十六进制数转换成ASCII码显示输出
370. task3_write:
371. MOV BH,[DI]
372. MOV DL,BH
373. AND DL,0F0H ;低位清零
374. SHR DL,4 ;逻辑右移，将DL右移4位
375. CMP DL微机原理与接口技术整理