微機原理課程設(shè)計報告--秒表設(shè)計

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文檔簡介

1、　　課程設(shè)計報告　　( 2013—2014 年度第一學(xué)期)　　課程：微機原理及應(yīng)用 　　題目：秒表設(shè)計 　　院系：自動化系

2、　　班級： 　　學(xué) 號： 　　學(xué)生姓名： 　　指導(dǎo)教師： 　　設(shè)計周數(shù)：一周 &l

3、t;/p>　　成績： 　　日期：2014年 1 月 10　　一、課程設(shè)計目的與要求　　通過對微機系統(tǒng)分析和具體設(shè)計，使學(xué)生加深對所學(xué)課程的理解。　　掌握匯編語言程序設(shè)計的基本方法和典型接口電路的基本設(shè)

4、計方法。　　培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。　　培養(yǎng)學(xué)生對微型計算機應(yīng)用系統(tǒng)的基本設(shè)計能力。　　提高學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力　　課程設(shè)計正文　?。ㄒ唬┰O(shè)計題目：<

5、/b>　　秒表設(shè)計：利用實驗箱上的小鍵盤，自定義各按鍵為啟動計時，數(shù)據(jù)清零，停止并顯示。利用六個數(shù)碼管顯示分、秒、毫秒。8253產(chǎn)生10ms定時中斷，在中斷服務(wù)子程序中顯示秒表計時。　　附加部分：加入記錄功能，可通過按鍵記錄多次時間，然后在停止計時后，通過鍵盤上的0,1,2……等按鍵再把記錄的時間取出并顯示，達到實際秒表的分別計時功能。</p

6、>　?。ǘ┛傮w設(shè)計方案：　　1．自定義小鍵盤中的三個按鍵分別為啟動鍵、清零鍵、分別計時鍵、停止顯示鍵（我們依次選擇了MON、LAST、NEXT、RES這三個按鍵）。　　2. 利用8253產(chǎn)生的10ms的方波來觸發(fā)8259產(chǎn)生中斷，對秒表進行增1操作　　3. 動態(tài)掃描鍵盤，判斷按

7、鍵情況，并利用蜂鳴器模擬按鍵聲音　　4. 根據(jù)按鍵情況確定要顯示的內(nèi)容，然后對六位數(shù)碼管進行掃描顯示 　　（三）系統(tǒng)的功能作用：　　實驗箱啟動后，六位數(shù)碼管全部顯示為0，如果不對鍵盤進行操作將始終保持這個狀態(tài)　　普通計時功能：&l

8、t;/p>　　按下MON（啟動鍵），數(shù)碼管開始從零開始顯示計時，從左到右依次顯示每兩位之間用八段數(shù)碼管的小數(shù)點了隔開來作為分、秒、毫秒的區(qū)分，按下停止鍵RES，計時結(jié)束，顯示停止時的時間。　　分記功能：　　在計時過程中按下分別計時按鍵NEXT，將按下瞬間的顯示值存儲起來（最多可取16次），

9、再停止計時后，可通過按下0、1、2等按鍵依次讀出第1次、第2次、第3次按鍵時記錄下的時間，并在數(shù)碼管上顯示，達到實際秒表的分別計時功能。　　清零復(fù)位： 　　按下清零鍵LAST，六位數(shù)碼管全部顯示為0，實現(xiàn)清零功能。清零后再按下啟動鍵MON，系統(tǒng)將又重新從0開始計時。&l

10、t;b>　　按鍵同時伴隨音效：　　在按下小鍵盤上的按鍵時，會激活蜂鳴器發(fā)出短暫的聲音，模擬實際秒表中按鍵的聲音　　備注：　　注意最后兩位毫秒表示位實際單位為10ms,所以每加到99后向秒進位再重新從零開始依次增1。<p&

11、gt;　　秒表計時最長時間為60分鐘，當(dāng)大于這個時間后，數(shù)碼管將又重新從零開始計時。　　考慮到鍵盤上0——F共十六個鍵，所以我們設(shè)計的系統(tǒng)對分記有次數(shù)限制，最多為16次，超過16次時，計時自動停止，但仍可以讀出存儲下的16個時間。　?。ㄋ模┚唧w硬件電路設(shè)計：　　1.片選地址的設(shè)計：<

12、p>　　對8086地址線進行鎖存后，利用3-8譯碼器進行譯碼，為匹配實驗箱上的片選地址在電路中我們選擇了A12，A13，A14分別接A，B，C，A15接入高電平使能端E1，這樣Y0就對應(yīng)8000h-8fffh,Y1對應(yīng)9000h-9fffh,依此類推。　　地址線的鎖存：　　CPU接線設(shè)計

13、譯碼器設(shè)計 　　1.8253設(shè)計：　　8253片選信號地址為0C000H ，即8253片選接CS4。　　分頻器的Fin接4MHz時鐘。8253的GATE1，GATE0接VCC。</p

14、>　　8253時鐘源CLK0接分頻電路的F/4輸出，8253時鐘源CLK1接分頻電路的F/64輸出。　　兩個計數(shù)器都工作在方式3下。其中out1產(chǎn)生100Hz方波作為8259的中斷申請信號，上升沿觸發(fā)中斷；out0產(chǎn)生的方波控制蜂鳴器在按鍵時同時響起。　　8253線路圖與蜂鳴器的接線

15、　2.8259中斷設(shè)計：　　8259片選信號地址為0D000H ，即8253片選接CS5。　　8259中斷INT0接8253的OUT1，進行中斷申請　　8259的接線設(shè)計 　　3. 數(shù)碼管與鍵盤設(shè)計：　　為簡化接線，直

16、接利用硬件實驗箱中的數(shù)碼管與CPU總線相連的特性（其中8002h為位控制口08004h為段控制口），用8000H做片選信號，即片選接CS0即可控制數(shù)碼管與鍵盤。　　具體硬件電路接線如下圖：　　從電路圖中可以看到，數(shù)碼管位控制口8002h，數(shù)碼管段控制口8004h，鍵盤讀入口8001h　　注：最右側(cè)一列的四個按鍵依

17、次為停止鍵RES，啟動鍵MON，清零鍵LAST，分別計時按鍵NEXT　?。ㄎ澹┚帉懗绦颍?lt;/b>　　根據(jù)電路設(shè)計，確定端口　　8259端口為:偶地址端口D000h,奇地址端口D001h　　8253的端口為：計數(shù)器0 C000h,計數(shù)器1

18、C001,控制寄存器 C003h 　　數(shù)碼管位控制口8002h　　數(shù)碼管段控制口8004h　　鍵盤讀入口8001h　　根據(jù)設(shè)計方案，確定8253的初始化命令　　計數(shù)器0的控制字00110110 即36h

19、　　計數(shù)器1的控制字01110110 即76h　　計數(shù)器0將會輸出方波控制蜂鳴器　　計數(shù)器1賦初值625D，這樣就會將1/16MHz（62.5KHz）的方波轉(zhuǎn)換成100Hz的方波輸出，申請中斷。　　根據(jù)題目要求，確定8259的初始化命令　　ICW1=13

20、H（00010011B）；　　ICW2=20H（00100000B）；　　ICW4=01H（00000001B）；　　中斷向量的裝入　　根據(jù)ICW2=20H（10000000B），則確定 IR0的中斷類型號就是20H，根據(jù)中斷向量等相

21、關(guān)知識，編寫中斷向量裝入的程序段。　　編寫服務(wù)中斷子程序　　中斷子程序中實現(xiàn)對顯示時間的增1操作，每進入一次中斷最末尾數(shù)加一，并判斷是否有向高位的進位。得到正確的時間。　　編寫鍵盤讀入，數(shù)碼管掃描顯示，延時等程序，合理安排編程順序?qū)⒄麄€程序連接起來。&

22、lt;p>　　（六）程序流程圖：　　主程序流程圖　　N　　Y　　N</

23、p>　　Y　　無按鍵　　按下分別計時鍵按下清零鍵　　按下停止鍵　　按下數(shù)字鍵</p

24、>　　中斷服務(wù)子程序流程圖　　N　　Y　　N　　Y

25、　　N　　Y　　課程設(shè)計總結(jié)　　課設(shè)過程　　為更快更準(zhǔn)的完成課程設(shè)計，我們根據(jù)選擇的設(shè)計題目先分步了解相關(guān)知識，<

26、/p>　　1.首先對數(shù)碼管的顯示做了了解：　　為了對數(shù)碼管更熟悉，在protues上自己繪制了相關(guān)電路并編寫程序進行仿真，實現(xiàn)一個六位數(shù)碼管依次循環(huán)顯示0~A的功能　　2.然后對小鍵盤的讀入做了了解：　　根據(jù)wave自帶的范例程序，利用硬件電路實現(xiàn)按下按鍵在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以此

27、為基礎(chǔ)了解鍵盤掃描讀入的過程。　　至此所需模塊都所了解后，根據(jù)題設(shè)要求來構(gòu)思并繪制主程序流程圖。跟據(jù)流程圖和前期對數(shù)碼管和小鍵盤做的了解編寫匯編程序，并進行上機調(diào)試　?。ǘ┯龅降膯栴}與解決辦法　　調(diào)試過程中，我們先將任務(wù)分散化分模塊來攻克整個任務(wù)。　　首先只利用中斷控制

28、數(shù)碼管計時，因為有前一天做的基礎(chǔ)，我們很順利實現(xiàn)計時功能，然后考慮加入按鍵讀入部分，問題開始出現(xiàn)　　由于開始并沒有將按鍵之間的聯(lián)系與銜接處理好，所以在初步的調(diào)試中只有一個啟動鍵實現(xiàn)功能，其他鍵的功能讀出現(xiàn)問題，然后我們花了大概一個小時來仔細討論與編寫功能鍵之間的跳轉(zhuǎn)，不斷進行調(diào)試，最終順利實現(xiàn)各鍵的功能。　　在調(diào)試程序過程中有的條件跳轉(zhuǎn)間隔太長，而條件跳

29、轉(zhuǎn)只能是短轉(zhuǎn)移，所以我們先利用條件轉(zhuǎn)移跳到近出，在通過jmp跳到目的指令處。　　在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示亮度與掃描速度之間存在矛盾，顯示的很清晰的時候就會發(fā)現(xiàn)6個數(shù)碼管掃描速度減慢，為依次點亮；而掃描速度變快時清晰度又就會降低。所以為得到一個合適的延時時間調(diào)試了一段時間。　　加入蜂鳴器模擬按鍵音，花了一定的時間來確定合適的頻率，使得音調(diào)合適沒有雜音。

30、而且調(diào)試延時程序使得發(fā)音的時間長短合適。在延時過后重寫8253控制字，使計數(shù)器復(fù)位，蜂鳴器就不再響了。　　在所有功能實現(xiàn)后又對程序進行了進一步優(yōu)化，使邏輯更加清晰明了，精簡不必要的語句，比如　　在我們的系統(tǒng)中只涉及到鍵盤的一列，所以就舍棄了對其他鍵的選中等問題，盡量精簡程序。　　6. 加入分別計時的功能后，新添加

31、了幾段子程序，子程序的嵌套、調(diào)用等操作增多，由于沒有對寄存值進行壓棧保護，使得各個子程序中使用的寄存器中的值互相影響，出現(xiàn)了數(shù)碼管亂碼現(xiàn)象，經(jīng)過單步運行調(diào)試發(fā)現(xiàn)了原因，對每個子程序用到的寄存器值都先進行壓棧保護，最終順利實現(xiàn)了該功能。　?。ㄈ┦斋@：　　1. 通過這次程序的制作，使我們對匯編語言的基本知識的使用更加熟

32、練，同時也增加了我們對8253、8259、數(shù)碼管、鍵盤等硬件設(shè)備的進一步認識　　2. 在課程設(shè)計完成過程中通過和同學(xué)的交流，相互啟發(fā)，使得課設(shè)進行的更加有效率，也增加了小組成員的合作的技巧與溝通能力。　　3. 通過查閱資料也學(xué)到了一些課本上沒有的東西，拓寬了自己的知識面，增加了學(xué)習(xí)匯相互編語言的樂趣。　　4.由于

33、這次編寫的程序段較為長，所以需要更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫴拍鼙ＷC程序順利執(zhí)行，而且通過后期對程序的精簡與優(yōu)化，很大程度上提高了我們的程序編寫能力。　?。ㄋ模┬牡门c體會這并不是第一次用匯編語言來設(shè)計一個小程序，經(jīng)過平時實驗經(jīng)驗的積累，使得我們面對題目更加有信心，不論是之前的編程實驗還是protues硬件仿真和實驗箱硬件實驗都給我們打下了良好的基礎(chǔ)。除了涉及到數(shù)碼管和鍵盤的相關(guān)知識較為生疏外，對其

34、他硬件的操作還是游刃有余的。　　在這次課程設(shè)計中，我真正體會到了合作的重要性，遇到很多問題時，當(dāng)一個人看書查資料不能解決時，跟隊友討論一下，互相啟發(fā)，收獲很大，可以使很多問題迎刃而解，而且互相學(xué)到很多東西。不可否認，本程序仍存在不少缺點和不足，但通過這次課程設(shè)計的確找出了自己在學(xué)習(xí)上的不足，對以后的學(xué)習(xí)工作也有指導(dǎo)作用。相信在以后的學(xué)習(xí)中會克服這些不足，更加熟練掌握匯編語言！<

35、;/p>　　四、參考文獻　　[1] 張永祥. 《微型計算機原理》. 中國電力出版社. 2005年8月　　[2] 武新. 《匯編語言程序設(shè)計》. 武漢理工大學(xué)出版社. 2006年7月　　[3] 馬力. 《8086匯編語言程序設(shè)計》. 機械工

36、業(yè)出版社. 2006年9月　　[4] 楊季文. 《匯編語言程序設(shè)計教程》. 清華大學(xué)出版社. 2008年3月　　附錄　　源程序：　　; 本實驗利用8253做定時器，用定時器輸出的脈沖控制82

37、59產(chǎn)生中斷　　; 在8259中斷處理程序中，對分、秒、毫秒進行計數(shù)，在等待中斷的循　　; 環(huán)中用LED顯示時間。　　; 8253用定時器/計數(shù)器1，8253片選接CS4，地址為0C000H。8253時鐘　　; 源CLK1接分頻電路的F/64輸出。分頻器的Fin接4MHz

38、時鐘。8253的　　; GATE1接VCC。　　; 8259中斷INT0接8253的OUT1，片選接CS5，地址為0D000H。　　; 顯示電路的KEY/LED CS 接CS0，地址為08000H。　　CONTROL equ 0c003h<p

39、>　　COUNT0 equ 0c000h　　COUNT1 equ 0c001h　　OUTBIT equ 08002h ; 位控制口　　OUTSEG equ 08004h ; 段控制口　　IN_KEY equ 08001h ; 鍵盤讀入口<

40、/p>　　ICW1 equ 00010011b ; 單片8259, 上升沿中斷, 要寫ICW4　　ICW2 equ 00100000b ; 中斷號為20H　　ICW4 equ 00000001b ; 工作在8086/88 方式　　OCW1

41、 equ 11111110b ; 只響應(yīng)INT0 中斷　　CS8259A equ 0d000h ; 8259地址　　CS8259B equ 0d001h　　data segment　　LEDBuf db 6 dup(3fh) ; 顯示緩沖&l

42、t;/p>　　LEDBuf1 db 96 dup(3fh)　　MINUTE db 0　　SECOND db 0　　MS db 0　　LEDMAP: ; 八段管顯示碼&

43、lt;p>　　db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h　　db 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71h　　KeyTable: ; 鍵碼定義　　db 32h, 31h, 30h, 33h

44、　　db 13h, 12h, 11h, 10h　　db 0dh, 0ch, 0bh, 0ah　　db 0eh, 03h, 06h, 09h　　db 0fh, 02h, 05h, 08h　　db 00h

45、, 01h, 04h, 07h　　data ends　　code segment　　assume cs:code, ds:data　　Delay proc near　　push ax ; 延時子程序<

46、/p>　　push cx　　mov al, 50　　mov cx,ax　　loop $　　pop cx</p

47、>　　pop ax　　ret　　Delay endp　　delay1 proc near　　push cx</p&g

48、t;　　mov cx,6000　　loop $　　pop cx　　ret　　delay1 endp&l

49、t;p>　　DisplayLED proc near　　push bx　　push cx　　push ax　　push dx&

50、lt;/b>　　mov cl, 6 ; 共6個八段管　　mov ah, 20h ; 作為選通信號，高電平有效　　DLoop:　　mov dx, OUTBIT<

51、p>　　mov al, 0　　out dx, al ; 關(guān)所有八段管　　mov al, [bx]　　mov dx, OUTSEG　　out dx, al　　mov dx, OUTBIT&

52、lt;/p>　　mov al, ah　　out dx, al ; 顯示一位八段管　　push ax　　mov ah, 02h　　call Delay<

53、;p>　　pop ax　　shr ah, 1　　inc bx　　dec cl　　jnz DLoop<p

54、>　　mov dx, OUTBIT　　mov al, 0　　out dx,al ; 關(guān)所有八段管　　pop dx　　pop ax&l

55、t;p>　　pop cx　　pop bx　　ret　　DisplayLED endp　　TestKey proc near

56、　　mov dx, OUTBIT　　mov al, 0　　out dx, al ; 輸出線置為0　　mov dx, IN_KEY　　in al, dx ; 讀入鍵狀態(tài)

57、;　　not al　　and al, 0fh ; 高四位不用　　ret　　TestKey endp　　GetKey proc near

58、　mov ch, 00100000b　　mov cl, 6　　KLoop:　　mov dx, OUTBIT　　mov al, ch ; 找出鍵所在列<

59、b>　　not al　　out dx, al　　shr ch, 1　　mov dx, IN_KEY　　in al, dx　　not al&l

60、t;/p>　　and al, 0fh　　jne Goon_ ; 該列有鍵入　　dec cl　　jnz KLoop　　mov cl, 0ffh ; 沒有鍵按下, 返回

61、0ffh　　jmp Exit1　　Goon_:　　dec cl　　shl cl, 2 ; 鍵值 = 列 X 4 + 行　　mov

62、 ch, 4　　LoopC:　　test al, 1　　jnz Exit1　　shr al, 1　　inc cl&

63、lt;p>　　dec ch　　jnz LoopC　　Exit1:　　mov dx, OUTBIT　　mov al, 0　　out

64、 dx, al　　mov ch, 0　　mov bx, offset KeyTable　　add bx, cx　　mov al, [bx] ; 取出鍵碼　　mov bl, al</p&g

65、t;　　WaitRelease:　　mov dx, OUTBIT　　mov al, 0　　out dx, al ; 等鍵釋放　　mov ah, 10　　call Del

66、ay　　call TestKey　　jne WaitRelease　　mov al, bl　　ret　　GetKey endp　　Tone

67、proc near　　push ax　　mov ax, 1802 ; 查找音頻值　　call OutTone　　call delay1 ; 延時

68、　mov dx,CONTROL　　mov al,36h　　out dx,al ; 關(guān)閉發(fā)音　　pop ax　　ret<p&

69、gt;　　Tone endp　　OutTone proc near　　push ax　　mov al, 36h ; 計數(shù)器0,二進制,方式3。　　mov dx, CON

70、TROL　　out dx, al　　pop ax　　mov dx, COUNT0　　out dx, al　　mov al, ah

71、　out dx, al　　ret　　OutTone endp　　IEnter proc near　　push ax　　push

72、 dx　　inc MS　　mov al, MS　　cmp al, 100　　jne Exit　　mov MS, 0<p&g

73、t;　　inc SECOND　　mov al, SECOND　　cmp al, 60　　jne Exit　　mov SECOND,0　　inc MINUTE　　mo

74、v al, MINUTE　　cmp al, 60　　jne Exit　　mov MINUTE, 0　　Exit:　　mov dx, CS8259A&

75、lt;p>　　mov al, 20h ; 中斷服務(wù)程序結(jié)束指令　　out dx, al　　pop dx　　pop ax　　iret</

76、b>　　IEnter endp　　IInit proc　　mov dx, CS8259A　　mov al, ICW1　　out dx, al　　mov dx, CS

77、8259B　　mov al, ICW2　　out dx, al　　mov al, ICW4　　out dx, al　　mov al, OCW1　　out dx, a

78、l　　ret　　IInit endp　　write proc near　　push cx　　push bx&

79、lt;/p>　　mov cx,6　　inc bp　　mov di,offset LEDBuf　　lop: mov bl,[di]　　mov [si],bl&l

80、t;p>　　inc si　　inc di　　loop lop　　pop bx　　p

81、op cx　　ret　　write endp　　start proc near　　cli　　mov ax, 0</

82、p>　　mov ds, ax　　mov al, 76h ; 計數(shù)器1,方式3,二進制　　mov dx, CONTROL　　out dx, al　　mov ax, 625 ; 輸

83、出頻率為100Hz　　mov dx, COUNT1　　out dx, al ; 計數(shù)器低字節(jié)　　mov al, ah　　out dx, al ; 計數(shù)器高字節(jié)

84、mov bx,ICW2*4 ; 裝入中斷向量　　mov ax,offset IEnter　　mov [bx],ax　　inc bx　　inc bx&

85、lt;p>　　mov ax,seg IEnter　　mov [bx],ax　　call IInit　　mov ax, data　　mov ds, ax　　mov si,offset LEDBuf1</p&

86、gt;　　mov bp,0　　LP: mov MINUTE, 0　　mov SECOND, 0　　mov MS, 0　　mov bx, offset LEDBuf　　call Di

87、splayLED　　call TestKey ; 有鍵入?　　je LP ; 無鍵入, 繼續(xù)顯示　　call Tone　　call GetKey ; 讀入鍵碼<p&

88、gt;　　cmp al,30h　　je L1　　jmp LP　　L1: mov bx, offset LEDBuf　　call DisplayLED</p&

89、gt;　　mov al, MINUTE　　mov ah, 0　　mov cl, 10　　div cl　　mov ch, ah　　mov ah, 0

90、　　mov bx, offset LEDMAP　　add bx, ax　　mov al, [bx]　　mov LEDBuf, al　　mov bx, offset LEDMAP<p

91、>　　mov al, ch　　mov ah, 0　　add bx, ax　　mov al, [bx]　　or al, 80h　　mov LEDBuf+1, al<p&g

92、t;　　mov al, SECOND　　mov ah, 0　　mov cl, 10　　div cl　　mov ch, ah　　mov ah, 0

93、　　mov bx, offset LEDMAP　　add bx, ax　　mov al, [bx]　　mov LEDBuf+2, al　　mov bx, offset LEDMAP　　mov

94、 al, ch　　mov ah, 0　　add bx, ax　　mov al, [bx]　　or al, 80h　　mov LEDBuf+3, al 　　mov

95、 al, MS　　mov ah, 0　　mov cl, 10　　div cl　　mov ch, ah　　mov ah, 0　　mo

96、v bx, offset LEDMAP　　add bx, ax　　mov al, [bx]　　mov LEDBuf+4, al　　mov bx, offset LEDMAP　　mov al, ch</

97、p>　　mov ah, 0　　add bx, ax　　mov al, [bx]　　or al, 80h　　mov LEDBuf+5, al　　call TestKey</p

98、>　　je L1　　call GetKey ; 讀入鍵碼　　L6: cmp al,31h　　jne L2　　call Ton

99、e　　mov LEDBuf, 3fh ; 顯示清零　　mov LEDBuf+1, 3fh　　mov LEDBuf+2, 3fh　　mov LEDBuf+3, 3fh　　mov LEDBuf+4, 3f

100、h　　mov LEDBuf+5, 3fh　　jmp LP　　L2: cmp al,32h　　jne L3　　call Tone&l

101、t;/p>　　cmp bp,16　　jz end1　　call write　　L3: cmp al,30h　　jne L4　　call

102、Tone　　sti　　L4: cmp al,33h　　jne L5　　jmp end1　　L5: jmp L1</p&g

103、t;　　end1:　　call Tone　　cli　　mov bx, offset LEDBuf　　lop1: call DisplayLED

104、　　call TestKey ; 有鍵入?　　je lop1 ; 無鍵入, 繼續(xù)顯示　　call GetKey ; 讀入鍵碼　　cmp al,0fh

105、jg L6　　call Tone　　mov bx,offset LEDBuf1　　mov ah,0　　shl al,1　　mov ch,al

106、shl al,1　　add al,ch　　add bx,ax　　jmp lop1　　start endp　　code ends　　end start

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