KH-057计算机组原理、微机原理与接口技术综合实验装置

一、硬件概述

Dais-163C系列通用型原理与接口技术教学实验系统是Dais-2CPU+的升级换代产品，沿用多核架构技术，全面支持16位微机原理与接口技术、单片机系统的开发与实验，具有较强的通用性，为原理与接口技术的教学构建了一个全开放、可开发的实验环境。
二、软件概述

支持汇编语言和C语言的源程序级编程与调试，支持寄存器、内存和外设接口芯片的非编程读写操作，支持X86程序的INT 21h功能调用，满足实模式和保护模式下微机原理与接口的实验需求。

三、开放特性

系统采用双核架构，由管理CPU支撑系统集成开发环境的运作，承担与PC联机调试时通信数据交换所产生的硬件消耗，呈现给用户的是一个完整而又透明、资源充分开放的32位微处理器。

四、总线特性

系统开放了总线宽度的动态选择机制，把总线宽度控制“BS8”列入用户可定义的范围，为了简化电路连接，系统对该输入信号有缺省定义，为“16位内存”和“8位I/O”，即当用户访问16位存储器、8位I/O接口时可忽略对“BS8”端的定义与连接。同时将高低字节允许信号BHE、BLE列入扩展定义的范围，支持字节（8位）、字（16位）、双字（32位）共三类指令的扩展寻址，并把DMA操作期间的字节定义融入到BHE、BLE选通端，使其扩展特性与微机实际应用无缝结合。

五、通用特性

系统以多核架构技术为支撑，充分支持32位80386、16位8086/8088系列微处理器、MCS-51／96系列单片机，各CPU模块可按用户需求进行灵活配置。

六、连线方式

系统提供了扁平线、排线和单线相结合的电路连线方式：数据总线、地址总线、控制总线及8芯以上的接口采用扁平连接或排线连接；读写控制、选通端采用单线连接，进一步优化了电路的搭接方式，提高了电路的连接效率。

七、安全特性

系统引出的扩展总线均由隔离器件驱动，“隔离”设计保障了CPU核的安全，避免了误操作、误连线对CPU造成的损伤；“驱动”设计的目的提高了系统扩展总线的稳定性和可靠性。另外系统内置了具有短路保护、过流保护的高性能稳压开关电源，进一步保障了系统的安全性。

八、虚拟仪器

系统集成了虚拟示波器、虚拟电压表功能，可测量实验中实际产生的模拟信号、数字信号，通过PC软件显示波形和电压值，支持波形X-Y缩放，并可将波形保存为BMP图片用于实验报告。

九、微机原理与接口实验项目

微机原理及其程序设计实验

1. 系统认识实验

2. 数制转换实验

• 十六进制数转换为十进制数

• 十进制数转换为十六进制数

1. 码制转换实验

• ASCII码（数字符）转换为十六进制数

• 十六进制数转换为ASCII码

• ASCII码（数字符）转换为十进制数

• 十进制数转换为ASCII码

• 十进制数的ASCII码转换为BCD码

• 十进制BCD码转换为二进制数

1. 运算类编程实验

• 二进制双精度加法运算

• 十进制的BCD码减法运算

• 乘法运算

1. 分支程序设计实验

2. 循环程序设计实验

• 计算S＝1＋2×3＋3×4＋4×5＋…＋N（N＋1）

• 求某数据区内负数的个数

1. 排序程序设计实验

• 气泡排序法

• 学生成绩名次表

1. 子程序设计实验

• 求无符号字节序列中的最大值和最小值

• 求N！

1. 查表程序设计实验

2. INT 21h输入输出程序设计实验

• 显示A~Z共26个大写英文字母

• INT 21H功能调用示例程序实验

• 在C语言使用INT 21h功能调用

• PC键盘下传实验箱七段码显示

• 实验箱键盘上传PC屏幕显示

微机接口及其应用实验

1. 存储器扩展实验

2. 8259中断控制器实验

• 8259单级中断控制

• 8259多级中断控制

1. I/O扩展实验（8位／16位）

2. 8255并行口实验

• 8255 A/B/C口输出方波

• 8255 PA输入／PB输出

• 8255控制交通灯

1. 8253定时／计数器应用实验

2. 8251串行通信应用实验

3. 键盘扫描及显示设计实验

• 8279键盘与显示设计

• 8255键盘与显示设计

1. 8237可编程DMA控制器实验

2. A/D模数转换实验

3. D/A数模转换实验

4. LCD 128×64图形液晶实验

5. LED 16×16点阵显示实验

6. 音频驱动实验

7. 继电器控制实验

8. 步进电机控制实验

9. 直流电机调速实验

10. DS18B20数字温度传感器实验

11. V/F电压频率转换实验

12. PWM输出实验

13. DS1302实时时钟

14. 红外遥控实验

十、MCS-51单片机实验项目

单片机原理实验

1. 系统认识实验

2. 数制转换实验

• BCD整数转换为二进制整数

• 二进制整数转换为十进制整数

1. 运算程序设计实验

• 多字节加法程序

• 双字节无符号数乘法

• 双字节除法

1. 查表程序设计实验

• 采用查表的方法将16进制数转换为ASCII码

• 通过查表实现y=x²

1. 数据排序实验

2. 位操作实验

单片机集成功能模块实验

1. 数字量输入输出实验

• P1口I/O实验

• P1口流水灯实验

1. 中断控制实验

• 定时器中断

• 外部中断

1. 定时／计数器实验

• 定时器实验

• 计数器实验

1. 串行通信实验

• 自发自收实验

• 双机通信实验

1. 片内看门狗应用实验

2. 片内EEPROM应用实验

单片机接口应用实验

1. 存储器扩展实验

2. I/O扩展实验

3. 8255并行口实验

• 8255 A/B/C口输出方波

• 8255 PA输入／PB输出

• 8255控制交通灯

1. A/D 0809模数转换实验

2. D/A 0832数模转换实验

3. 键盘与显示设计实验

• 8279键盘与显示设计

• 8255键盘与显示设计

1. LCD 128×64液晶显示实验

2. LED 16×16点阵显示实验

3. 音频驱动实验

4. 继电器控制实验

5. 步进电机控制实验

6. 直流电机控制实验

7. DS18B20数字温度传感器实验

• 温度测量

• 温度控制

1. V/F转换实验

2. PWM输出实验

3. DS1302实时时钟实验

4. 红外遥控实验

5. 8251串行通信实验

6. 8253定时计数实验

7. 8259中断控制实验

B、计算机组成原理部分：

系统特点

• 结构清晰、实时监视：各单元部件都以计算机的结构模型布局，各寄存器、部件均有LED数码管显示其值，两个数据流向指示灯，以最直观、清晰的方式重现计算机的组成结构，并可构造出不同结构及复杂程度的8／16位原理型计算机。

• 开放式设计：实验系统的软硬件具有完全的开放特性，运算器、控制器及微程序指定的格式及定义允许用户进行修改和重新设计。实验系统的运算器采用了EDA技术设计，出厂时已提供一套能进行加、减、与、或、带进位加、带进位减、取反、直通八种运算方式的方案，用户可自行重新设计并通过JTAG 口下载。控制器微指令格式及定义可重新设计。8位数据线、8位地址线、控制信号均已引出，40 芯锁进插座帮助进行RAM、8251、8255、8259等接口器件的扩展实验。系统提供的两种控制器之一的组合逻辑控制器已下载有一套完整的实验方案，用户也可使用EDA工具重新设计。开放程度非一般设备所及。

• 支持中断实验：采用最底层的器件设计从而让学生可以从微程序层面上学习中断请求、中断响应、中断处理、中断入口地址的产生、中断服务程序及中断返回（RETI）整个过程。专家指出：“中断”是单片机、微机、DSP等学科中不可或缺的功能，故应在计算机原组成原理这门基础学科中对其进行充分的学习和实验。

• 两种控制器方式：系统提供微程序控制器和组合逻辑控制器两种方式。在微程序控制器中，系统能提供在线编程，实时修改程序，显示程序并调试进行的操作环境。组合逻辑控制器，已下载有一套完整的实验方案，用户也可使用EDA工具进行自动化设计。

• 强大自检功能：系统设计强有力的自检功能，能自动检测各部件的工作状况，并可定位、提示存在问题的部件。

• 适当的集成度：达爱思准十六位计算机组成原理利用“软件硬化，硬件软化”技术对其进行了适度的分配：运算器、组合逻辑控制器利用大规模可编程逻辑器件实现，其它部件则采用通过逻辑器件实现。这就既可让一般学生利用现有的逻辑知识去认识计算机原理，也可让熟练的学生进行更高层次的开发实践。

• 模型机结构图：完全模拟了模型机结构框图，能实时反应程序执行过程中各单元状态变化，总线的数据流向。点击各模块即弹出其电路原理图。

• 微程序及跟踪器跟踪器：可以跟踪程序的执行过程，包括：助记符号、状态、微地址、微程序、数据输出、数据输入、地址输出、运算器、移位控制、uPC、PC。

• 手动方式：不连PC机，通过CMX08+实验仪的键盘输入程序、微程序，用LCD及各部件的LED数码管，两个方向LED观察运行状态和结果，手动进行实验；

• 联机方式：连PC机，通过Windows调试环境及图形方式进行更为直观的实验。在Windows调试环境中提供了功能强大的逻辑分析和跟踪功能，既可以以波形的方式显示各逻辑关系，也可在跟踪器中，观察到当前状态的说明及提示；

• 模拟方式：不需实验仪，仅需计算机即可进行实验。

  系统组成

• Dais-CMX08+准十六位计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成。实验平台上有寄存器、运算单元、累加器、暂存器、地址寄存器、程序计数器、16位输入／输出单元、存储器单元、指令寄存器、堆栈、中断源、微地址寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、微动开关／指示灯、脉冲源、24个按键、字符式LCD、USB通信口、RS232通信口及其实验扩展区。

  实验项目

  • 手动控制实验

  • 运算器实验（算术运算、逻辑运算、移位运算、进位控制与零标志）

  • 通用寄存器实验

  • 十六位准双向I/O口实验

  • 地址总线组成实验

  • 数据总线实验

  • 存储器读写实验

  • 指令总线运用实验

  • 中断控制实验

  • 微控制器实验

  • 时序部件实验

  • 典型模型机实验

  • 基本模型机的设计与实现

  • 分段模型机的设计与实现

  • 带移位运算的模型机的设计与实现

  • 复杂模型机的设计与实现

  • 流水模型机的设计与实现

  • 基于RISC处理器构成模型机实验

  • 基于重叠技术构成的模型机实验

  • 中断模型机的设计与实现

  • PLA综合模型机的设计与实现

  • 通用计算机实验

  • MCS-51单片机的设计与实现

  • 8086微处理器的设计与实现

  • 外设扩展实验

  • 8255并行口扩展（PA控制PB）

  • 8155并行口扩展（I/O、RAM、定时器）

  • 8259中断控制器实验（8级中断、中断优先级）

  • PLD应用（设计P8212器件）