DBJ-17B 微機(jī)原理計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)臺
(參考圖)
微機(jī)原理計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)臺采用掛件式設(shè)計，配置靈活，方便安裝維護(hù)。
二、技術(shù)指標(biāo)
輸入電源：單相三線，交流220V±10%，50HZ
裝置容量：≦1.5KVA
外型尺寸：參考值1500×650×1300
工作環(huán)境：溫度-10°C ～ +40°C,相對濕度85%（25C）
安全保護(hù)：接地保護(hù)，漏電保護(hù)（動作電流＜30mA），過載保護(hù)
三、基本配置
3.1 1個實(shí)驗(yàn)桌
3.2 2個實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)部件
四、實(shí)驗(yàn)桌
實(shí)驗(yàn)桌采用臺體材料為下部是鋁合金材料，上部是鐵質(zhì)密紋噴塑，留有電腦主機(jī)柜，四腳有滑輪，可移動可固定，臺體參考尺寸1200×700×1200，以實(shí)物為準(zhǔn)
五、電源配置
5.1交流電源：單相220V交流電，二三孔輸出插座一個。
5.2直流穩(wěn)壓電源：±12V／1A和±5V／1A，均有短路保護(hù)、過流保護(hù)和自動恢復(fù)功能。
六、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)部件
部件一：計算機(jī)組成原理掛箱
6.1.1主要功能特點(diǎn)
一、性能特點(diǎn)
（1）優(yōu)化的硬件設(shè)計，充分展示計算機(jī)結(jié)構(gòu)模型，每個模塊均有數(shù)碼管實(shí)時監(jiān)視，模塊間線條明快，數(shù)據(jù)/指令流向一目了然。
（2）完善的硬件配置實(shí)驗(yàn)電路以分立器件為主，同時配備CPLD，支持部分模塊的重構(gòu)。
（3）開放的軟硬件設(shè)計，支持用戶新建指令/微指令的系統(tǒng)設(shè)計。
（4）控制器的有機(jī)結(jié)合，只需撥動選擇開關(guān)，就可實(shí)現(xiàn)微程序或組合邏輯控制的切換。
（5）提供多種工作方式，支持手動、脫機(jī)、聯(lián)機(jī)。
（6）提供三總線接口和鎖緊插座，支持I/O擴(kuò)展。
（7）提供多種指令系統(tǒng)，支持基本模型機(jī)、指令流水線、RISC模型機(jī)實(shí)驗(yàn)。
（8）強(qiáng)大的指令功能，支持多種尋址方式和中斷、子程序調(diào)用等。
（9）豐富的調(diào)試手段，具有單步、微單步、運(yùn)行、暫停等功能。
（10）提供聯(lián)機(jī)調(diào)試軟件，自帶編譯器、支持匯編語言源程序調(diào)試，圖形化動態(tài)顯示計算機(jī)結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)/指令流向,操作歷史記錄狀態(tài)顯示，方便用戶查找歷史記錄。
（11）實(shí)驗(yàn)儀提供LCD液晶顯示，通過實(shí)驗(yàn)儀或PC機(jī)鍵盤,在線動態(tài)修改寄存器、程序/微程序計數(shù)器、程序/微程序存貯器的內(nèi)容。
（12）系統(tǒng)配十六位擴(kuò)展卡，可做十六位的組成原理實(shí)驗(yàn)。該十六位擴(kuò)展卡提供示例程序。數(shù)據(jù)和地址均為十六位，是真正的16位機(jī)。
十六位機(jī)特點(diǎn)：
1、AT89S52單片機(jī)，主要用于接收PC機(jī)命令，完成16位程序存儲器讀寫，管理模型機(jī)運(yùn)行、暫停等功能。
2、ISPLSI1032E是邏輯控制芯片，負(fù)責(zé)單片機(jī)和模型機(jī)總線切換。
3、EP1C6是模型機(jī)主控芯片，相應(yīng)管腳已連好，IDC2是EP1C6芯片的下載接口，再配合FPGA實(shí)驗(yàn)板的PC機(jī)調(diào)試軟件，可方便地進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。
4、IDT71V016是64K×16位存儲器，是模型機(jī)的程序存儲器，能保存大容量程序。
5、四位8段數(shù)碼管，用于顯示模型機(jī)內(nèi)部寄存器、總線的值，在設(shè)計時可將需要觀察的內(nèi)部寄存器、總線值送A，再通過OUT指令送到數(shù)碼管顯示。兩只GAL16V8是四位數(shù)碼管16進(jìn)制譯碼。
6、L7～L0是8個發(fā)光二極管，用于顯示模型機(jī)內(nèi)部狀態(tài)，例如：進(jìn)位標(biāo)志、零標(biāo)志、中斷申請標(biāo)志等。
7、K0（7…0）～K4（7…0）是40個開關(guān)，用于輸入外部信號，例如，在做單步實(shí)驗(yàn)時，這些開關(guān)可用來輸入地址總線值、數(shù)據(jù)總線值、控制信號等。
8、 FPGA 右方的擴(kuò)展座是38 個擴(kuò)展的IO 信號，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中需要另外的輸入輸出腳時可以使用這些擴(kuò)展腳。9、提供FPGA實(shí)驗(yàn)板和PC機(jī)調(diào)試軟件。
（13）系統(tǒng)可保存文件和調(diào)入文件，并提供PC機(jī)下載。
（14）提供30路邏輯分析波形圖（示波器）,可讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時實(shí)時地觀測到指令與時序的關(guān)系，可有效的提高教學(xué)效果。
6.1.32軟件技術(shù)指標(biāo)
1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成動態(tài)調(diào)試運(yùn)行軟件。
2、詳盡的CAI課件,能將實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、芯片、查詢等功能集于一體,便于多媒體教學(xué)；
3、的程序和微程序調(diào)試功能，有單步、斷點(diǎn)和連續(xù)等運(yùn)行方式。
4、有程序和微程序讀寫功能。
5、以彩色流程圖方式全程監(jiān)視程序的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。
6、 用debug讀寫存貯菜單，對寄存器進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)和參數(shù)設(shè)置以及讀出目標(biāo)輸出信息。
部件二：微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)掛箱
6.2.1主要功能特點(diǎn)
1、CPU系統(tǒng)模塊獨(dú)立設(shè)計，支持2種CPU系統(tǒng)：Intel 486 CPU系統(tǒng)和80386EXCPU系統(tǒng)。標(biāo)配Intel 486 CPU系統(tǒng)。有機(jī)玻璃面板保護(hù)。
2、常用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)電路采用集成一體化設(shè)計，創(chuàng)新擴(kuò)展模塊通過20芯L_DV總線接入主板。
3、設(shè)計有嵌入式雙通道虛擬示波器。
4、 配套微機(jī)控制技術(shù)輔助教學(xué)聯(lián)機(jī)軟件，與PC通信有USB和以太網(wǎng)絡(luò)兩種方式。
5、匯編語言和C語言支持符號化遠(yuǎn)程調(diào)試，同時支持本機(jī)調(diào)試，即PC獨(dú)立調(diào)試方式。 6、匯編語言和C語言均采用工程文件組織管理。
7、支持保護(hù)模式下的編程實(shí)驗(yàn)。
6.2.2詳細(xì)硬件組成和結(jié)構(gòu)
1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用CPU核心板和實(shí)驗(yàn)?zāi)K底板分離設(shè)計，全部系統(tǒng)總線通過2排50針插座和實(shí)驗(yàn)電路主板隔離設(shè)計，確保CPU系統(tǒng)安全可靠，同時CPU系統(tǒng)板上加保護(hù)罩。
2、Intel 486 CPU核心板組成
2.1 CPU基于Intel 486 設(shè)計。
2.2 系統(tǒng)主控芯片采用CPLD器件EPM7128S設(shè)計。
2.3 系統(tǒng)監(jiān)控采用256K Flash Memory W29C020設(shè)計。
2.4 用戶程序和數(shù)據(jù)存儲器采用128K SRAM UT621024設(shè)計。
2.5 兩種與PC系統(tǒng)通信方式：①用CH395設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)USB通信；②用CH395SL設(shè)計的以太網(wǎng)通信。
2.6 設(shè)計有新型串行通信接口16C2550B和RS232收發(fā)器SP232EEN及其DB9接口。
2.7 總線插座提供32位數(shù)據(jù)總線、20位地址總線（可擴(kuò)展為32位地址總線），數(shù)據(jù)總線支持8/16/32位存儲器與I/O操作。
6.2.3實(shí)驗(yàn)電路主板組成
1、提供±5V，±12V工作電源。每路均有短路保護(hù)自恢復(fù)功能。
2、信號源：1）2路正負(fù)單次脈沖輸出。2）8路固定脈沖輸出：1MHZ、500KHZ、100KHZ、10KHZ、1KHZ、100HZ、10HZ、1HZ。3）1路0-5V模擬量輸出。
3、人機(jī)接口
1）4×4鍵盤矩陣。
2）8位LED發(fā)光管模塊。
3）帶指示邏輯電平開關(guān)12位。
4）帶譯碼的8只高亮LED七段數(shù)碼顯示器。
5）音頻信號輸入電路，帶麥克風(fēng)
6）音頻信號輸出電路（帶8Ω喇叭、蜂鳴器）
7）繼電器接口控制電路。
8）直流電機(jī)及控制驅(qū)動電路。
9）三相五線步進(jìn)電機(jī)20BY及驅(qū)動電路UN2003。
10）LCD12864中文液晶（兼容LCD1602字符型）顯示電路。
11）8×8雙色點(diǎn)陣顯示及其驅(qū)動電路。
4、接口控制電路和通信實(shí)驗(yàn)電路
1）8路8位A/D 0809轉(zhuǎn)換電路。
2）1路8位 D/A0832轉(zhuǎn)換電路。
3）并行I/O接口擴(kuò)展電路8255。
4）8254/8253定時/計數(shù)器接口電路。
5）8251串行口接口電路。
6）8259十六級中斷控制接口電路。
7）8237A DMA數(shù)據(jù)傳送接口電路。
8）74LS164串并轉(zhuǎn)換電路。
5、傳感器
1）光電傳感器：采用ST135，帶柵格盤，可以測量電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)電機(jī)閉環(huán)控制。
2）數(shù)字溫度傳感器：采用18B20實(shí)現(xiàn)溫度的測量。
6、配置雙通道虛擬示波器
1）真正的高速雙通道存儲虛擬示波器，可切換為單通道提高采樣率。
2）帶有實(shí)時X-Y示波器：自動同步顯示功能。
3）存儲功能：存儲/栽入/分析歷史波型。
4）輸入模擬電壓信號幅值由軟件調(diào)整，勿需硬件開關(guān)切換。
5）帶有幅頻/相頻特性專用虛擬示波器。可以保存波型文件，圖片文件，方便插入在教學(xué)課件中。
7、擴(kuò)展接口
1）擴(kuò)展全部系統(tǒng)總線和20線L_DV總線插座，用于接入外擴(kuò)模塊，開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。
2）擴(kuò)展IC16插座1只，擴(kuò)展IC40插座1只，用于自己設(shè)計譯碼器或輔助邏輯電路等。
8、軟件功能
1）與PC通信可選USB和以太網(wǎng)絡(luò)兩種方式。
2） PC端集成開發(fā)環(huán)境軟件基于.NET開發(fā)，支持Windows XP/7/10的32位和64位系統(tǒng)。
3） 匯編語言和C語言支持符號化遠(yuǎn)程調(diào)試，同時支持本機(jī)調(diào)試，即PC獨(dú)立調(diào)試方式。
4） 匯編語言和C語言均采用工程文件組織管理。
5） 匯編語言支持多段調(diào)試；支持寄存器、變量顯示及修改；支持命令行窗口運(yùn)行DEBUG32調(diào)試命令。
6） 匯編語言調(diào)試支持INT21H字符和字符串重定向顯示功能（2,9號）、支持INT21H的字符和字符串遠(yuǎn)程鍵盤輸入功能（1,10號），支持D/A虛擬儀器顯示功能。
7）匯編語言支持32位保護(hù)模式編程實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容包括描述符、特權(quán)級變換、任務(wù)切換，8259A硬件中斷、異常處理、無分頁/分頁存儲管理等。
七、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
7.1 計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)
（1）寄存器讀寫實(shí)驗(yàn)
（2）運(yùn)算器八種運(yùn)算實(shí)驗(yàn)
（3）數(shù)據(jù)輸出/移位實(shí)驗(yàn)
（4）UPC實(shí)驗(yàn)
（5）PC實(shí)驗(yàn)
（6）存貯器讀寫實(shí)驗(yàn)
（7）微程序讀寫實(shí)驗(yàn)
（8）中斷實(shí)驗(yàn)
（9）模型機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)（微程控制器）
實(shí)驗(yàn)1：數(shù)據(jù)傳送/輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2：數(shù)據(jù)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)（加/減法/或）
實(shí)驗(yàn)3：移位/取反實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 4：轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 5：調(diào)用實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 6：中斷實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 7：指令流水實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 8：RISC模型機(jī)
(10) 組合邏輯控制器實(shí)驗(yàn)
(11) 設(shè)計指令/微指令系統(tǒng).
7.2 微機(jī)原理和接口實(shí)驗(yàn)
1）實(shí)模式下基礎(chǔ)硬件實(shí)驗(yàn)
1、I/O地址譯碼程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
2、系統(tǒng)中斷控制器程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
3、系統(tǒng)中斷控制器級聯(lián)程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
4、DMA存儲器---存儲器傳送程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
5、DMA寫操作程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
6、DMA讀操作程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
7、8/16/32位存儲器讀寫程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
8、定時器/計數(shù)器程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
9、定時/計數(shù)器音樂程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
10、8251串行通信程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
11、8255并行通信(方式0)程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
12、8255并行通信(方式1中斷方式)程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
13、8255并行通信(方式1選通方式)程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
14、函數(shù)波形發(fā)生器程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
15、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換(顯示十六進(jìn)制)程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
16、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換(顯示波形)程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
17、4x4鍵盤顯示程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
18、七段數(shù)碼管顯示程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
19、128x64 LCD液晶顯示程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
20、8x8點(diǎn)陣LED顯示程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
21、搶答器程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
22、步進(jìn)電機(jī)控制程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
23、直流電機(jī)PWM程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
24、繼電器控制實(shí)驗(yàn)
25、交通燈控制器程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
26、電子琴程序設(shè)計
2）實(shí)模式下的匯編語言軟件實(shí)驗(yàn)
1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)認(rèn)識實(shí)驗(yàn)
2、顯示程序?qū)嶒?yàn)
3、數(shù)據(jù)傳送實(shí)驗(yàn)
4、數(shù)據(jù)碼制轉(zhuǎn)換程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
5、運(yùn)算程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
6、分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
7、循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
8、子程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
9、 排序程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
10、綜合程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
3）保護(hù)模式下的實(shí)驗(yàn)
1、實(shí)模式與保護(hù)模式切換程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
2、分頁存儲管理實(shí)驗(yàn)
3、 描述符及描述符表程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
4、保護(hù)模式下任務(wù)切換CALL實(shí)驗(yàn)
5、保護(hù)模式下任務(wù)切換JMP實(shí)驗(yàn)
6、實(shí)模式保護(hù)模式轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
7、具有分頁機(jī)制的存儲器擴(kuò)展程序設(shè)計實(shí)驗(yàn)
4）通過外部擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)
1、16X16點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)
2、USB 總線通信實(shí)驗(yàn)
3、41線LED音頻電平顯示實(shí)驗(yàn)電路
4、32位SRAM存儲器讀寫實(shí)驗(yàn)。
5、32位I/O讀寫實(shí)驗(yàn)。
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