主頁 > 新聞動態(tài) > 計算機原理及微機技術(shù)綜合實驗裝置,計算機原理及微機技術(shù)實驗臺 2025-07-21

計算機原理及微機技術(shù)綜合實驗裝置,計算機原理及微機技術(shù)實驗臺

A、微機原理與接口技術(shù)部分：

1、硬件概述：

計算機原理及微機技術(shù)綜合實驗裝置,計算機原理及微機技術(shù)綜合實驗臺,計算機原理及微機技術(shù)綜合實驗設(shè)備采用Intel 8086/8088微處理器作為系統(tǒng)核心，全面支持80X86的16位微機原理與接口技術(shù)的實驗教學(xué)，為16位微處理器在微機教學(xué)中的運用構(gòu)建了一個全開放、可開發(fā)、易拓展式的實驗環(huán)境。

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)指向外部存儲器擴展空間。系統(tǒng)對于I/O的擴展尋址無制約，0~FFFFh共64K全空間開放。

5、擴展能力：

系統(tǒng)的內(nèi)存和I/O擴展以字節(jié)操作為基準(zhǔn)，把高低字節(jié)允許信號BHE、BLE列入擴展定義的范圍，支持字與字節(jié)指令的擴展尋址，并把DMA操作期間的字節(jié)定義融入到BHE、BLE選通端，使其擴展特性與微機實際應(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。

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、過流保護的高性能穩(wěn)壓開關(guān)電源，進一步保障了系統(tǒng)的安全性。

9、微機原理與接口實驗項目：

微機原理實驗

1）系統(tǒng)認識實驗

2）數(shù)制轉(zhuǎn)換實驗

十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)

十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)

3）碼制轉(zhuǎn)換實驗

ASCII碼（數(shù)字符）轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)

十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為ASCII碼

ASCII碼（數(shù)字符）轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)

十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為ASCII碼

十進制數(shù)的ASCII碼轉(zhuǎn)換為BCD碼

十進制BCD碼轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)

4）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

5）分支程序設(shè)計實驗

6）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)負數(shù)的個數(shù)

7）排序程序設(shè)計實驗

氣泡排序法

學(xué)生成績名次表

8）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！

9）查表程序設(shè)計實驗

10）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?/span>

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

微機接口實驗項目

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

3）I/O擴展實驗（8位／16位）

4）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

5）8253定時／計數(shù)器應(yīng)用實驗

6）8251串行通信應(yīng)用實驗

7）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

8）8237可編程DMA控制器實驗

9）A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換實驗

10）D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換實驗

11）LCD 128×64圖形液晶實驗

12）LED 16×16點陣顯示實驗

13）音頻驅(qū)動實驗

14）繼電器控制實驗

15）步進電機控制實驗

16）直流電機調(diào)速實驗

17）DS18B20數(shù)字溫度傳感器實驗

18）V/F電壓頻率轉(zhuǎn)換實驗

19）PWM輸出實驗

20）DS1302實時時鐘

21）紅外遙控實驗

22）電子琴實驗

23）32位匯編語言程序設(shè)計實驗項目（軟件模擬運行）

32位數(shù)據(jù)排序?qū)嶒?/span>

32位碼制轉(zhuǎn)換實驗

32位存儲器訪問實驗

B、計算機組成原理部分：

1、系統(tǒng)概述：

該現(xiàn)代計算機組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是以廣受贊譽的經(jīng)典產(chǎn)品CMH+為基礎(chǔ)研制的第三代面向教學(xué)實踐領(lǐng)域的計算機應(yīng)用類實驗系統(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)可按通用計算機的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計原理計算機，把模型機的構(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)實驗環(huán)境下特定和虛構(gòu)的不規(guī)范語言給原理計算機語言教學(xué)實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)整需擴充的指令選擇存儲器邏輯，從而實現(xiàn)動態(tài)計算機體系結(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，控制器進入那個機器周期的微操作。系統(tǒng)按序定拍，隨機器周期動態(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：

實時部件顯示：各部件單元都以計算機結(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機也可實時觀察數(shù)據(jù)流狀態(tài)，判斷其正確性，提供一目了然的實驗環(huán)境。

開放式設(shè)計：系統(tǒng)支持三種實驗電路構(gòu)造方式，即實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驗電路“軟連線”方式。對于實驗單元電路的硬布線連接方式，可采用雙頭實驗導(dǎo)線從零開始在擴展區(qū)域逐一搭起一個實驗電路；對于各單元電路的控位連接，只需使用雙頭實驗導(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)計下載實驗電路，實現(xiàn)實驗電路的“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，在實際工作中需要更多的利用邏輯分析工具進行時序分析。達愛思計算機組成原理教學(xué)實驗系統(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，配備強大的集成開發(fā)環(huán)境，擁有前后臺雙環(huán)境支持，跟蹤運行軌跡、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，并將需要運行的程序下載到RAM，根據(jù)先易后難的實踐思路逐步完成16位機、32位機的設(shè)計。

11、實驗項目：

單元實驗項目

1) 運算器實驗

2) 通用寄存器實驗

3) 準(zhǔn)雙向I/O口實驗

4) 地址總線組成實驗

5) 十六位數(shù)據(jù)總線實驗

6) 存儲器讀寫實驗

7) 指令總線運用實驗

8) 中斷控制實驗

9) 微控制器實驗

10) 時序部件實驗