JGSBWLD-288 計算機(jī)組原理? 微機(jī)原理與接口技術(shù)綜合實驗裝置

A、單片機(jī)·微機(jī)原理與接口技術(shù)部分 :

一、硬件概述

Dais-163C系列通用型原理與接口技術(shù)教學(xué)實驗系統(tǒng)是 Dais-2CPU+ 的產(chǎn)品，沿用多核架構(gòu)技術(shù)，全面支持 16 位微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)與實驗，具有較強的通用性，為原理與接口技術(shù)的教學(xué)構(gòu)建了一個全開放、可開發(fā)的實驗環(huán)境。

二、軟件概述

支持匯編語言和 C 語言的源程序級編程與調(diào)試，支持寄存器、內(nèi)存和外設(shè)接口芯片的非編程讀寫操作，支持 X86 程序的 INT 21h 功能調(diào)用，滿足實模式和保護(hù)模式下微機(jī)原理與接口的實驗需求。

三、開放特性

系統(tǒng)采用雙核架構(gòu)，由管理 CPU 支撐系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境的運作，承擔(dān)與 PC 聯(lián)機(jī)調(diào)試時通信數(shù)據(jù)交換所產(chǎn)生的硬件消耗，呈現(xiàn)給用戶的是一個完整而又透明、資源充分開放的 32 位微處理器。

四、總線特性

系統(tǒng)開放了總線寬度的動態(tài)選擇機(jī)制，把總線寬度控制“ BS8 ”列入用戶可定義的范圍，為了簡化電路連接，系統(tǒng)對該輸入信號有缺省定義，為“ 16 位內(nèi)存”和“ 8 位 I/O ”，即當(dāng)用戶訪問 16 位存儲器、 8 位 I/O 接口時可忽略對“ BS8 ”端的定義與連接。同時將高低字節(jié)允許信號 BHE 、 BLE 列入擴(kuò)展定義的范圍，支持字節(jié)（ 8 位）、字（ 16 位）、雙字（ 32 位）共三類指令的擴(kuò)展尋址，并把 DMA 操作期間的字節(jié)定義融入到 BHE 、 BLE 選通端，使其擴(kuò)展特性與微機(jī)實際應(yīng)用無縫結(jié)合。

五、通用特性

系統(tǒng)以多核架構(gòu)技術(shù)為支撐，充分支持 32 位 80386 、 16 位 8086/8088 系列微處理器、 MCS-51 ／ 96 系列單片機(jī)，各 CPU 模塊可按用戶需求進(jìn)行靈活配置。

六、連線方式

系統(tǒng)提供了扁平線、排線和單線相結(jié)合的電路連線方式：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線及 8 芯以上的接口采用扁平連接或排線連接；讀寫控制、選通端采用單線連接，進(jìn)一步優(yōu)化了電路的搭接方式，提高了電路的連接效率。

七、安全特性

系統(tǒng)引出的擴(kuò)展總線均由隔離器件驅(qū)動，“隔離”設(shè)計保障了 CPU 核的安全，避免了誤操作、誤連線對 CPU 造成的損傷；“驅(qū)動”設(shè)計的目的提高了系統(tǒng)擴(kuò)展總線的穩(wěn)定性和可靠性。另外系統(tǒng)內(nèi)置了具有短路保護(hù)、過流保護(hù)的高性能穩(wěn)壓開關(guān)電源，進(jìn)一步保障了系統(tǒng)的安全性。

八、虛擬儀器

系統(tǒng)集成了 虛擬示波器、虛擬電壓表 功能，可測量實驗中實際產(chǎn)生的模擬信號、數(shù)字信號，通過 PC 軟件顯示波形和電壓值，支持波形 X-Y 縮放，并可將波形保存為 BMP 圖片用于實驗報告。

九、微機(jī)原理與接口實驗項目

微機(jī)原理及其程序設(shè)計實驗

1. 系統(tǒng)認(rèn)識實驗

2. 數(shù)制轉(zhuǎn)換實驗

• 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

• 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

1. 碼制轉(zhuǎn)換實驗

• ASCII碼（數(shù)字符）轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)

• 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為 ASCII 碼

• ASCII碼（數(shù)字符）轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

• 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為 ASCII 碼

• 十進(jìn)制數(shù)的 ASCII 碼轉(zhuǎn)換為 BCD 碼

• 十進(jìn)制 BCD 碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

1. 運算類編程實驗

• 二進(jìn)制雙精度加法運算

• 十進(jìn)制的 BCD 碼減法運算

• 乘法運算

1. 分支程序設(shè)計實驗

2. 循環(huán)程序設(shè)計實驗

• 計算 S ＝ 1 ＋ 2 × 3 ＋ 3 × 4 ＋ 4 × 5 ＋…＋ N （ N ＋ 1 ）

• 求某數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)負(fù)數(shù)的個數(shù)

1. 排序程序設(shè)計實驗

• 氣泡排序法

• 學(xué)生成績名次表

1. 子程序設(shè)計實驗

• 求無符號字節(jié)序列中的最大值和最小值

• 求 N ！

1. 查表程序設(shè)計實驗

2. INT 21h輸入輸出程序設(shè)計實驗

• 顯示 A~Z 共 26 個大寫英文字母

• INT 21H功能調(diào)用示例程序?qū)嶒?

• 在 C 語言使用 INT 21h 功能調(diào)用

• PC鍵盤下傳實驗箱七段碼顯示

• 實驗箱鍵盤上傳 PC 屏幕顯示

微機(jī)接口及其應(yīng)用實驗

1. 存儲器擴(kuò)展實驗

2. 8259中斷控制器實驗

• 8259單級中斷控制

• 8259多級中斷控制

1. I/O擴(kuò)展實驗（ 8 位／ 16 位）

2. 8255并行口實驗

• 8255 A/B/C口輸出方波

• 8255 PA輸入／ PB 輸出

• 8255控制交通燈

1. 8253定時／計數(shù)器應(yīng)用實驗

2. 8251串行通信應(yīng)用實驗

3. 鍵盤掃描及顯示設(shè)計實驗

• 8279鍵盤與顯示設(shè)計

• 8255鍵盤與顯示設(shè)計

1. 8237可編程 DMA 控制器實驗

2. A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換實驗

3. D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換實驗

4. LCD 128× 64 圖形液晶實驗

5. LED 16× 16 點陣顯示實驗

6. 音頻驅(qū)動實驗

7. 繼電器控制實驗

8. 步進(jìn)電機(jī)控制實驗

9. 直流電機(jī)調(diào)速實驗

10. DS18B20數(shù)字溫度傳感器實驗

11. V/F電壓頻率轉(zhuǎn)換實驗

12. PWM輸出實驗

13. DS1302實時時鐘

14. 紅外遙控實驗

十、 MCS-51 單片機(jī)實驗項目

單片機(jī)原理實驗

1. 系統(tǒng)認(rèn)識實驗

2. 數(shù)制轉(zhuǎn)換實驗

• BCD整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)

• 二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制整數(shù)

1. 運算程序設(shè)計實驗

• 多字節(jié)加法程序

• 雙字節(jié)無符號數(shù)乘法

• 雙字節(jié)除法

1. 查表程序設(shè)計實驗

• 采用查表的方法將 16 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為 ASCII 碼

• 通過查表實現(xiàn) y=x 2

1. 數(shù)據(jù)排序?qū)嶒?

2. 位操作實驗

單片機(jī)集成功能模塊實驗

1. 數(shù)字量輸入輸出實驗

• P1口 I/O 實驗

• P1口流水燈實驗

1. 中斷控制實驗

• 定時器中斷

• 外部中斷

1. 定時／計數(shù)器實驗

• 定時器實驗

• 計數(shù)器實驗

1. 串行通信實驗

• 自發(fā)自收實驗

• 雙機(jī)通信實驗

1. 片內(nèi)看門狗應(yīng)用實驗

2. 片內(nèi) EEPROM 應(yīng)用實驗

單片機(jī)接口應(yīng)用實驗

1. 存儲器擴(kuò)展實驗

2. I/O擴(kuò)展實驗

3. 8255并行口實驗

• 8255 A/B/C口輸出方波

• 8255 PA輸入／ PB 輸出

• 8255控制交通燈

1. A/D 0809模數(shù)轉(zhuǎn)換實驗

2. D/A 0832數(shù)模轉(zhuǎn)換實驗

3. 鍵盤與顯示設(shè)計實驗

• 8279鍵盤與顯示設(shè)計

• 8255鍵盤與顯示設(shè)計

1. LCD 128× 64 液晶顯示實驗

2. LED 16× 16 點陣顯示實驗

3. 音頻驅(qū)動實驗

4. 繼電器控制實驗

5. 步進(jìn)電機(jī)控制實驗

6. 直流電機(jī)控制實驗

7. DS18B20數(shù)字溫度傳感器實驗

• 溫度測量

• 溫度控制

1. V/F轉(zhuǎn)換實驗

2. PWM輸出實驗

3. DS1302實時時鐘實驗

4. 紅外遙控實驗

5. 8251串行通信實驗

6. 8253定時計數(shù)實驗

7. 8259中斷控制實驗

B 、計算機(jī)組成原理部分：

系統(tǒng)特點

• 結(jié)構(gòu)清晰、實時監(jiān)視：各單元部件都以計算機(jī)的結(jié)構(gòu)模型布局，各寄存器、部件均有 LED 數(shù)碼管顯示其值，兩個數(shù)據(jù)流向指示燈，以最直觀、清晰的方式重現(xiàn)計算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)，并可構(gòu)造出不同結(jié)構(gòu)及復(fù)雜程度的 8 ／ 16 位原理型計算機(jī)。

• 開放式設(shè)計：實驗系統(tǒng)的軟硬件具有完全的開放特性，運算器、控制器及微程序指定的格式及定義允許用戶進(jìn)行修改和重新設(shè)計。實驗系統(tǒng)的運算器采用了 EDA 技術(shù)設(shè)計，出廠時已提供一套能進(jìn)行加、減、與、或、帶進(jìn)位加、帶進(jìn)位減、取反、直通八種運算方式的方案，用戶可自行重新設(shè)計并通過 JTAG 口下載。控制器微指令格式及定義可重新設(shè)計。 8 位數(shù)據(jù)線、 8 位地址線、控制信號均已引出， 40 芯鎖進(jìn)插座幫助進(jìn)行 RAM 、 8251 、 8255 、 8259 等接口器件的擴(kuò)展實驗。系統(tǒng)提供的兩種控制器之一的組合邏輯控制器已下載有一套完整的實驗方案，用戶也可使用 EDA 工具重新設(shè)計。開放程度非一般設(shè)備所及。

• 支持中斷實驗：采用最底層的器件設(shè)計從而讓學(xué)生可以從微程序?qū)用嫔蠈W(xué)習(xí)中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷入口地址的產(chǎn)生、中斷服務(wù)程序及中斷返回（ RETI ）整個過程。指出：“中斷”是單片機(jī)、微機(jī)、 DSP 等學(xué)科中不可或缺的功能，故應(yīng)在計算機(jī)原組成原理這門基礎(chǔ)學(xué)科中對其進(jìn)行充分的學(xué)習(xí)和實驗。

• 兩種控制器方式：系統(tǒng)提供微程序控制器和組合邏輯控制器兩種方式。在微程序控制器中，系統(tǒng)能提供在線編程，實時修改程序，顯示程序并調(diào)試進(jìn)行的操作環(huán)境。組合邏輯控制器，已下載有一套完整的實驗方案，用戶也可使用 EDA 工具進(jìn)行自動化設(shè)計。

• 強大自檢功能：系統(tǒng)設(shè)計強有力的自檢功能，能自動檢測各部件的工作狀況，并可定位、提示存在問題的部件。

• 適當(dāng)?shù)募啥龋哼_(dá)愛思準(zhǔn)十六位計算機(jī)組成原理利用“軟件硬化，硬件軟化”技術(shù)對其進(jìn)行了適度的分配：運算器、組合邏輯控制器利用大規(guī)模可編程邏輯器件實現(xiàn)，其它部件則采用通過邏輯器件實現(xiàn)。這就既可讓一般學(xué)生利用現(xiàn)有的邏輯知識去認(rèn)識計算機(jī)原理，也可讓熟練的學(xué)生進(jìn)行更高層次的開發(fā)實踐。

• 模型機(jī)結(jié)構(gòu)圖：完全模擬了模型機(jī)結(jié)構(gòu)框圖，能實時反應(yīng)程序執(zhí)行過程中各單元狀態(tài)變化，總線的數(shù)據(jù)流向。點擊各模塊即彈出其電路原理圖。

• 微程序及跟蹤器跟蹤器：可以跟蹤程序的執(zhí)行過程，包括：助記符號、狀態(tài)、微地址、微程序、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)輸入、地址輸出、運算器、移位控制、 uPC 、 PC 。

• 手動方式：不連 PC 機(jī)，通過 CMX08+ 實驗儀的鍵盤輸入程序、微程序，用 LCD 及各部件的 LED 數(shù)碼管，兩個方向 LED 觀察運行狀態(tài)和結(jié)果，手動進(jìn)行實驗；

• 聯(lián)機(jī)方式：連 PC 機(jī)，通過 Windows 調(diào)試環(huán)境及圖形方式進(jìn)行更為直觀的實驗。在 Windows 調(diào)試環(huán)境中提供了功能強大的邏輯分析和跟蹤功能，既可以以波形的方式顯示各邏輯關(guān)系，也可在跟蹤器中，觀察到當(dāng)前狀態(tài)的說明及提示；

• 模擬方式：不需實驗儀，僅需計算機(jī)即可進(jìn)行實驗。

  系統(tǒng)組成

• Dais-CMX08+準(zhǔn)十六位計算機(jī)組成原理實驗系統(tǒng)由實驗平臺、開關(guān)電源、軟件三大部分組成。實驗平臺上有寄存器、運算單元、累加器、暫存器、地址寄存器、程序計數(shù)器、 16 位輸入／輸出單元、存儲器單元、指令寄存器、堆棧、中斷源、微地址寄存器、微程序控制器、組合邏輯控制器、微動開關(guān)／指示燈、脈沖源、 24 個按鍵、字符式 LCD 、 USB 通信口、 RS232 通信口及其實驗擴(kuò)展區(qū)。

  實驗項目

• 手動控制實驗

• 運算器實驗（算術(shù)運算、邏輯運算、移位運算、進(jìn)位控制與零標(biāo)志）

• 通用寄存器實驗

• 十六位準(zhǔn)雙向 I/O 口實驗

• 地址總線組成實驗

• 數(shù)據(jù)總線實驗

• 存儲器讀寫實驗

• 指令總線運用實驗

• 中斷控制實驗

• 微控制器實驗

• 時序部件實驗

• 典型模型機(jī)實驗

• 基本模型機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

• 分段模型機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

• 帶移位運算的模型機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

• 復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

• 流水模型機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

• 基于 RISC 處理器構(gòu)成模型機(jī)實驗

• 基于重疊技術(shù)構(gòu)成的模型機(jī)實驗

• 中斷模型機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

• PLA綜合模型機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

• 通用計算機(jī)實驗

• MCS-51單片機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)

• 8086微處理器的設(shè)計與實現(xiàn)

• 外設(shè)擴(kuò)展實驗

• 8255并行口擴(kuò)展（ PA 控制 PB ）

• 8155并行口擴(kuò)展（ I/O 、 RAM 、定時器）

• 8259中斷控制器實驗（ 8 級中斷、中斷優(yōu)先級）

• PLD應(yīng)用（設(shè)計 P8212 器件）

 

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