計算機(jī)原理及微機(jī)技術(shù)綜合實(shí)驗裝置,計算機(jī)原理及微機(jī)技術(shù)實(shí)驗臺
A、微機(jī)原理與接口技術(shù)部分:
1、硬件概述:
2、軟件概述:
系統(tǒng)配有MKStudio集成開發(fā)環(huán)境,支持32/64位的Win XP~Win10操作系統(tǒng),支持80X86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,支持常用的INT 21h功能調(diào)用,支持脫機(jī)模擬調(diào)試。
3、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)對該輸入信號的缺省定義為“16位”,即當(dāng)用戶擴(kuò)展16位存儲器或輸入輸出接口時可忽略對“BS8”的定義與連接。
4、尋址能力:
系統(tǒng)構(gòu)建了全覆蓋的尋址空間,系統(tǒng)內(nèi)存可融入仼意段的0~1FFFh,可尋址范圍為16個段的0~1FFFh(其中F000為系統(tǒng)BIOS段),當(dāng)IP大于等于2000h時,系統(tǒng)的尋址目標(biāo)指向外部存儲器擴(kuò)展空間。系統(tǒng)對于I/O的擴(kuò)展尋址無制約,0~FFFFh共64K全空間開放。
5、擴(kuò)展能力:
系統(tǒng)的內(nèi)存和I/O擴(kuò)展以字節(jié)操作為基準(zhǔn),把高低字節(jié)允許信號BHE、BLE列入擴(kuò)展定義的范圍,支持字與字節(jié)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(shí)際應(yīng)用無縫結(jié)合。
6、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(shí)驗中實(shí)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(shí)驗報告。
7、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。
8、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16位微處理核的安全,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。
9、微機(jī)原理與接口實(shí)驗項目:
微機(jī)原理實(shí)驗
1)系統(tǒng)認(rèn)識實(shí)驗
2)數(shù)制轉(zhuǎn)換實(shí)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)
3)碼制轉(zhuǎn)換實(shí)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)
4)運(yùn)算類編程實(shí)驗
二進(jìn)制雙精度加法運(yùn)算
十進(jìn)制的BCD碼減法運(yùn)算
乘法運(yùn)算
5)分支程序設(shè)計實(shí)驗
6)循環(huán)程序設(shè)計實(shí)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)
7)排序程序設(shè)計實(shí)驗
氣泡排序法
學(xué)生成績名次表
8)子程序設(shè)計實(shí)驗
求無符號字節(jié)序列中的最大值和最小值
求N!
9)查表程序設(shè)計實(shí)驗
10)INT 21h輸入輸出程序設(shè)計實(shí)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?/span>
在C語言使用INT 21h功能調(diào)用
PC鍵盤下傳實(shí)驗箱七段碼顯示
實(shí)驗箱鍵盤上傳PC屏幕顯示
微機(jī)接口實(shí)驗項目
1)存儲器擴(kuò)展實(shí)驗
2)8259中斷控制器實(shí)驗
8259單級中斷控制
8259多級中斷控制
3)I/O擴(kuò)展實(shí)驗(8位/16位)
4)8255并行口實(shí)驗
8255 A/B/C口輸出方波
8255 PA輸入/PB輸出
8255控制交通燈
5)8253定時/計數(shù)器應(yīng)用實(shí)驗
6)8251串行通信應(yīng)用實(shí)驗
7)鍵盤掃描及顯示設(shè)計實(shí)驗
8279鍵盤與顯示設(shè)計
8255鍵盤與顯示設(shè)計
8)8237可編程DMA控制器實(shí)驗
9)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗
10)D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)驗
11)LCD 128×64圖形液晶實(shí)驗
12)LED 16×16點(diǎn)陣顯示實(shí)驗
13)音頻驅(qū)動實(shí)驗
14)繼電器控制實(shí)驗
15)步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗
16)直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗
17)DS18B20數(shù)字溫度傳感器實(shí)驗
18)V/F電壓頻率轉(zhuǎn)換實(shí)驗
19)PWM輸出實(shí)驗
20)DS1302實(shí)時時鐘
21)紅外遙控實(shí)驗
22)電子琴實(shí)驗
23)32位匯編語言程序設(shè)計實(shí)驗項目(軟件模擬運(yùn)行)
32位數(shù)據(jù)排序?qū)嶒?/span>
32位碼制轉(zhuǎn)換實(shí)驗
32位存儲器訪問實(shí)驗
B、計算機(jī)組成原理部分:
1、系統(tǒng)概述:
該現(xiàn)代計算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是以廣受贊譽(yù)的經(jīng)典產(chǎn)品CMH+為基礎(chǔ)研制的第三代面向教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域的計算機(jī)應(yīng)用類實(shí)驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)字長16位,具有16位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線,可尋址64KB內(nèi)存空間,并支持字、字節(jié)操作。
2、體系結(jié)構(gòu):
系統(tǒng)可按通用計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計原理計算機(jī),把模型機(jī)的構(gòu)造特性與8086/8051相兼容。系統(tǒng)對于“定長指令”僅從指令格式分類的角度舉例驗正,動態(tài)的體系結(jié)構(gòu)徹底擺脫了非標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗環(huán)境下特定和虛構(gòu)的不規(guī)范語言給原理計算機(jī)語言教學(xué)實(shí)踐活動所帶來的困擾。
3、指令構(gòu)造:
該的指令格式采用“變長指令字”結(jié)構(gòu),不同指令操作碼不完全相同,操作碼的位數(shù)不固定,結(jié)構(gòu)靈活,減少指令碼冗余,提高執(zhí)行效率,能充分利用指令碼所有位,最多可以設(shè)計256條指令。在通用匯編器的支撐下,既可設(shè)計屬于您自己的個性化指令系統(tǒng),亦可設(shè)計成與16/8位微處理器兼容的標(biāo)準(zhǔn)指令系統(tǒng),為模型計算機(jī)的通用化設(shè)計構(gòu)建了一個可操作平臺。
4、微控制器:
該運(yùn)用“PLA”理念,用存儲器邏輯與組合邏輯相結(jié)合的方法構(gòu)造微控制器,根據(jù)程序需要自動變更當(dāng)前控制邏輯,對于使用頻率高的簡單指令以及很有用又不復(fù)雜的指令選擇組合邏輯,遇復(fù)雜的、不規(guī)整需擴(kuò)充的指令選擇存儲器邏輯,從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。
5、后續(xù)微址:
微程序控制器中隱含后續(xù)微地址(BAF),采用斷定法,由轉(zhuǎn)移控制段BCF(2位)規(guī)定后續(xù)微地址形成方式,支持順序執(zhí)行(uPC+1),進(jìn)位位轉(zhuǎn)移,零標(biāo)志轉(zhuǎn)移,無條件轉(zhuǎn)移,在取指周期以操作碼形成后續(xù)微地址。
6、時序?qū)哟危?/span>
該擁有一個周期、節(jié)拍、脈沖組成的三級時序系統(tǒng)。以取指周期為始設(shè)了四個狀態(tài)觸發(fā)器,在組合邏輯控制中,該觸發(fā)器為1,控制器進(jìn)入那個機(jī)器周期的微操作。系統(tǒng)按序定拍,隨機(jī)器周期動態(tài)變更節(jié)拍發(fā)生器,在非取指周期產(chǎn)生T1→T3→T4三拍制節(jié)拍發(fā)生器,在取指周期產(chǎn)生T1→T2→T3→T4四拍制發(fā)生器。
7、卓越的軟硬件環(huán)境:
實(shí)時部件顯示:各部件單元都以計算機(jī)結(jié)構(gòu)模型布局,清晰明了,各部件均有七段數(shù)碼管顯示其十六進(jìn)制內(nèi)容。兩個數(shù)據(jù)流方向指示燈以直觀反映當(dāng)前數(shù)據(jù)的來源與目標(biāo)去向。即使不借助PC機(jī)也可實(shí)時觀察數(shù)據(jù)流狀態(tài),判斷其正確性,提供一目了然的實(shí)驗環(huán)境。
開放式設(shè)計:系統(tǒng)支持三種實(shí)驗電路構(gòu)造方式,即實(shí)驗單元電路的硬布線連接方式、單元電路的控位連接方式和實(shí)驗電路“軟連線”方式。對于實(shí)驗單元電路的硬布線連接方式,可采用雙頭實(shí)驗導(dǎo)線從零開始在擴(kuò)展區(qū)域逐一搭起一個實(shí)驗電路;對于各單元電路的控位連接,只需使用雙頭實(shí)驗導(dǎo)線在單元電路控位與控制信號之間對應(yīng)連接,就可構(gòu)造出實(shí)驗所需的部件控制電路;亦可使用可編程邏輯器件在線設(shè)計下載實(shí)驗電路,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗電路的“軟接線”。
邏輯分析:對于教師而言,不難體會要講清時序關(guān)系是不容易的,而學(xué)生理解并利用時序關(guān)系則難上加難。而由于現(xiàn)代集成技術(shù)的迅猛發(fā)展,在實(shí)際工作中需要更多的利用邏輯分析工具進(jìn)行時序分析。達(dá)愛思計算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗系統(tǒng)具備邏輯分析功能,老師可通過電化教學(xué)設(shè)備向?qū)W生現(xiàn)場展示指令與時序的關(guān)系,讓學(xué)生在實(shí)驗時直觀地觀測到指令與時序的關(guān)系,有效的提高教學(xué)效果。
8、靈活的多操作方式:
該以高性能MCU為核心組成系統(tǒng)的操作與控制平臺,自帶鍵盤、LCD顯示,配備強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境,擁有前后臺雙環(huán)境支持,跟蹤運(yùn)行軌跡、受理中斷請求、變更控制模式、捕捉現(xiàn)場信息。
9、主流處理器的多總線結(jié)構(gòu):
系統(tǒng)采用多總線結(jié)構(gòu),分別是數(shù)據(jù)總線、指令總線、微總線。這種三者分離并行的總線結(jié)構(gòu),遇取指周期可以并行完成操作數(shù)的存取,在當(dāng)前指令結(jié)束后的首個微周期可直接進(jìn)入下一條指令的取指操作,通過微總線形成電路解釋與執(zhí)行的后續(xù)微址,因此指令總線與微總線的主要仼務(wù)是預(yù)取指與后續(xù)微址的預(yù)處理。
10、FPGA開發(fā)支持,提供所有VHDL例程:
系統(tǒng)可選配Xilinx的XCV200擴(kuò)展板,具有20萬門大規(guī)模FPGA用于CPU模型的設(shè)計,16位64K的RAM用于存放用戶程序及數(shù)據(jù)。學(xué)生將設(shè)計好的CPU模型下載到FPGA,并將需要運(yùn)行的程序下載到RAM,根據(jù)先易后難的實(shí)踐思路逐步完成16位機(jī)、32位機(jī)的設(shè)計。
11、實(shí)驗項目:
單元實(shí)驗項目
1) 運(yùn)算器實(shí)驗
2) 通用寄存器實(shí)驗
3) 準(zhǔn)雙向I/O口實(shí)驗
4) 地址總線組成實(shí)驗
5) 十六位數(shù)據(jù)總線實(shí)驗
6) 存儲器讀寫實(shí)驗
7) 指令總線運(yùn)用實(shí)驗
8) 中斷控制實(shí)驗
9) 微控制器實(shí)驗
10) 時序部件實(shí)驗
模型機(jī)及硬布線控制器實(shí)驗
1) 基本模型機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
2) 分段模型機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
3) 帶移位運(yùn)算的模型機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
4) 復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
5) 流水模型機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
6) 基于RISC處理器構(gòu)成模型機(jī)實(shí)驗
7) 基于重疊技術(shù)構(gòu)成的模型機(jī)實(shí)驗
8) 中斷模型機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
9) PLA綜合模型機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
通用計算機(jī)實(shí)驗
1) MCS-51單片機(jī)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
2) 8086微處理器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
C、實(shí)驗桌:
鋁木結(jié)構(gòu),采用特制模具制作的優(yōu)質(zhì)鋁合金做框架,鋁合金表面經(jīng)氧化處理,經(jīng)久耐用,美觀大方,符合現(xiàn)代審美觀,桌面為防火、防水、耐磨高密度板,桌子下部配置儲存柜及電腦主機(jī)柜。