JGSBWLD-288 計算機組原理? 微機原理與接口技術綜合實驗裝置

A、單片機·微機原理與接口技術部分 :

一、硬件概述

Dais-163C系列通用型原理與接口技術教學實驗系統是 Dais-2CPU+ 的產品，沿用多核架構技術，全面支持 16 位微機原理與接口技術、單片機系統的開發與實驗，具有較強的通用性，為原理與接口技術的教學構建了一個全開放、可開發的實驗環境。

二、軟件概述

支持匯編語言和 C 語言的源程序級編程與調試，支持寄存器、內存和外設接口芯片的非編程讀寫操作，支持 X86 程序的 INT 21h 功能調用，滿足實模式和保護模式下微機原理與接口的實驗需求。

三、開放特性

系統采用雙核架構，由管理 CPU 支撐系統集成開發環境的運作，承擔與 PC 聯機調試時通信數據交換所產生的硬件消耗，呈現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

系統開放了總線寬度的動態選擇機制，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，系統對該輸入信號有缺省定義，為“ 16 位內存”和“ 8 位 I/O ”，即當用戶訪問 16 位存儲器、 8 位 I/O 接口時可忽略對“ BS8 ”端的定義與連接。同時將高低字節允許信號 BHE 、 BLE 列入擴展定義的范圍，支持字節（ 8 位）、字（ 16 位）、雙字（ 32 位）共三類指令的擴展尋址，并把 DMA 操作期間的字節定義融入到 BHE 、 BLE 選通端，使其擴展特性與微機實際應用無縫結合。

五、通用特性

系統以多核架構技術為支撐，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，各 CPU 模塊可按用戶需求進行靈活配置。

六、連線方式

系統提供了扁平線、排線和單線相結合的電路連線方式：數據總線、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，進一步優化了電路的搭接方式，提高了電路的連接效率。

七、安全特性

系統引出的擴展總線均由隔離器件驅動，“隔離”設計保障了 CPU 核的安全，避免了誤操作、誤連線對 CPU 造成的損傷；“驅動”設計的目的提高了系統擴展總線的穩定性和可靠性。另外系統內置了具有短路保護、過流保護的高性能穩壓開關電源，進一步保障了系統的安全性。

八、虛擬儀器

系統集成了 虛擬示波器、虛擬電壓表 功能，可測量實驗中實際產生的模擬信號、數字信號，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、微機原理與接口實驗項目

微機原理及其程序設計實驗

1. 系統認識實驗

2. 數制轉換實驗

• 十六進制數轉換為十進制數

• 十進制數轉換為十六進制數

1. 碼制轉換實驗

• ASCII碼（數字符）轉換為十六進制數

• 十六進制數轉換為 ASCII 碼

• ASCII碼（數字符）轉換為十進制數

• 十進制數轉換為 ASCII 碼

• 十進制數的 ASCII 碼轉換為 BCD 碼

• 十進制 BCD 碼轉換為二進制數

1. 運算類編程實驗

• 二進制雙精度加法運算

• 十進制的 BCD 碼減法運算

• 乘法運算

1. 分支程序設計實驗

2. 循環程序設計實驗

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

• 求某數據區內負數的個數

1. 排序程序設計實驗

• 氣泡排序法

• 學生成績名次表

1. 子程序設計實驗

• 求無符號字節序列中的最大值和最小值

• 求 N ！

1. 查表程序設計實驗

2. INT 21h輸入輸出程序設計實驗

• 顯示 A~Z 共 26 個大寫英文字母

• INT 21H功能調用示例程序實驗

• 在 C 語言使用 INT 21h 功能調用

• 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

微機接口及其應用實驗

1. 存儲器擴展實驗

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／計數器應用實驗

2. 8251串行通信應用實驗

3. 鍵盤掃描及顯示設計實驗

• 8279鍵盤與顯示設計

• 8255鍵盤與顯示設計

1. 8237可編程 DMA 控制器實驗

2. A/D模數轉換實驗

3. D/A數模轉換實驗

4. LCD 128× 64 圖形液晶實驗

5. LED 16× 16 點陣顯示實驗

6. 音頻驅動實驗

7. 繼電器控制實驗

8. 步進電機控制實驗

9. 直流電機調速實驗

10. DS18B20數字溫度傳感器實驗

11. V/F電壓頻率轉換實驗

12. PWM輸出實驗

13. DS1302實時時鐘

14. 紅外遙控實驗

十、 MCS-51 單片機實驗項目

單片機原理實驗

1. 系統認識實驗

2. 數制轉換實驗

• BCD整數轉換為二進制整數

• 二進制整數轉換為十進制整數

1. 運算程序設計實驗

• 多字節加法程序

• 雙字節無符號數乘法

• 雙字節除法

1. 查表程序設計實驗

• 采用查表的方法將 16 進制數轉換為 ASCII 碼

• 通過查表實現 y=x 2

1. 數據排序實驗

2. 位操作實驗

單片機集成功能模塊實驗

1. 數字量輸入輸出實驗

• 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／計數器實驗

• 定時器實驗

• 計數器實驗

1. 串行通信實驗

• 自發自收實驗

• 雙機通信實驗

1. 片內看門狗應用實驗

2. 片內 EEPROM 應用實驗

單片機接口應用實驗

1. 存儲器擴展實驗

2. I/O擴展實驗

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模數轉換實驗

2. D/A 0832數模轉換實驗

3. 鍵盤與顯示設計實驗

• 8279鍵盤與顯示設計

• 8255鍵盤與顯示設計

1. LCD 128× 64 液晶顯示實驗

2. LED 16× 16 點陣顯示實驗

3. 音頻驅動實驗

4. 繼電器控制實驗

5. 步進電機控制實驗

6. 直流電機控制實驗

7. DS18B20數字溫度傳感器實驗

• 溫度測量

• 溫度控制

1. V/F轉換實驗

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定時計數實驗

7. 8259中斷控制實驗

B 、計算機組成原理部分：

系統特點

• 結構清晰、實時監視：各單元部件都以計算機的結構模型布局，各寄存器、部件均有 LED 數碼管顯示其值，兩個數據流向指示燈，以最直觀、清晰的方式重現計算機的組成結構，并可構造出不同結構及復雜程度的 8 ／ 16 位原理型計算機。

• 開放式設計：實驗系統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行修改和重新設計。實驗系統的運算器采用了 EDA 技術設計，出廠時已提供一套能進行加、減、與、或、帶進位加、帶進位減、取反、直通八種運算方式的方案，用戶可自行重新設計并通過 JTAG 口下載。控制器微指令格式及定義可重新設計。 8 位數據線、 8 位地址線、控制信號均已引出， 40 芯鎖進插座幫助進行 RAM 、 8251 、 8255 、 8259 等接口器件的擴展實驗。系統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 工具重新設計。開放程度非一般設備所及。

• 支持中斷實驗：采用最底層的器件設計從而讓學生可以從微程序層面上學習中斷請求、中斷響應、中斷處理、中斷入口地址的產生、中斷服務程序及中斷返回（ RETI ）整個過程。指出：“中斷”是單片機、微機、 DSP 等學科中不可或缺的功能，故應在計算機原組成原理這門基礎學科中對其進行充分的學習和實驗。

• 兩種控制器方式：系統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，系統能提供在線編程，實時修改程序，顯示程序并調試進行的操作環境。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 工具進行自動化設計。

• 強大自檢功能：系統設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。

• 適當的集成度：達愛思準十六位計算機組成原理利用“軟件硬化，硬件軟化”技術對其進行了適度的分配：運算器、組合邏輯控制器利用大規模可編程邏輯器件實現，其它部件則采用通過邏輯器件實現。這就既可讓一般學生利用現有的邏輯知識去認識計算機原理，也可讓熟練的學生進行更高層次的開發實踐。

• 模型機結構圖：完全模擬了模型機結構框圖，能實時反應程序執行過程中各單元狀態變化，總線的數據流向。點擊各模塊即彈出其電路原理圖。

• 微程序及跟蹤器跟蹤器：可以跟蹤程序的執行過程，包括：助記符號、狀態、微地址、微程序、數據輸出、數據輸入、地址輸出、運算器、移位控制、 uPC 、 PC 。

• 手動方式：不連 PC 機，通過 CMX08+ 實驗儀的鍵盤輸入程序、微程序，用 LCD 及各部件的 LED 數碼管，兩個方向 LED 觀察運行狀態和結果，手動進行實驗；

• 聯機方式：連 PC 機，通過 Windows 調試環境及圖形方式進行更為直觀的實驗。在 Windows 調試環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系，也可在跟蹤器中，觀察到當前狀態的說明及提示；

• 模擬方式：不需實驗儀，僅需計算機即可進行實驗。

  系統組成

• Dais-CMX08+準十六位計算機組成原理實驗系統由實驗平臺、開關電源、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／指示燈、脈沖源、 24 個按鍵、字符式 LCD 、 USB 通信口、 RS232 通信口及其實驗擴展區。

  實驗項目

• 手動控制實驗

• 運算器實驗（算術運算、邏輯運算、移位運算、進位控制與零標志）

• 通用寄存器實驗

• 十六位準雙向 I/O 口實驗

• 地址總線組成實驗

• 數據總線實驗

• 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

• 典型模型機實驗

• 基本模型機的設計與實現

• 分段模型機的設計與實現

• 帶移位運算的模型機的設計與實現

• 復雜模型機的設計與實現

• 流水模型機的設計與實現

• 基于 RISC 處理器構成模型機實驗

• 基于重疊技術構成的模型機實驗

• 中斷模型機的設計與實現

• PLA綜合模型機的設計與實現

• 通用計算機實驗

• MCS-51單片機的設計與實現

• 8086微處理器的設計與實現

• 外設擴展實驗

• 8255并行口擴展（ PA 控制 PB ）

• 8155并行口擴展（ I/O 、 RAM 、定時器）

• 8259中斷控制器實驗（ 8 級中斷、中斷優先級）

• PLD應用（設計 P8212 器件）

 

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