TW-105A型計(jì)算機(jī)組成原理、微機(jī)接口及應(yīng)用綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)
一、概述
本產(chǎn)品是計(jì)算機(jī)組成原理及微機(jī)接口及應(yīng)用的綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，規(guī)格：160×75×78cm。二者組合在一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，提高了規(guī)劃化程度，管理水平，資源共享，節(jié)省資金，節(jié)省實(shí)驗(yàn)室，減少管理人員，是學(xué)校上規(guī)模、上檔次的理想選擇。
1、計(jì)算機(jī)組成原理部分：
硬軟件配置相對(duì)完整、可支持8位或16位字長、可以選用組合邏輯控制器或微程序控制方案、文字與圖紙資料相對(duì)齊全、主要用于“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
系統(tǒng)是一臺(tái)硬件組成相對(duì)完備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，CPU、主存、I/O接口及總線等有一定的典型性，并能驅(qū)動(dòng)常用的計(jì)算機(jī)輸入/輸出設(shè)備，用戶可把該機(jī)的組成與設(shè)計(jì)，作為計(jì)算機(jī)組成原理課程授課的實(shí)例內(nèi)容，理論聯(lián)系實(shí)際，保證課程各主要章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的理論深度和較高的實(shí)用性。
（1）先進(jìn)的硬件設(shè)計(jì)，充分展示計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模型，每個(gè)模塊均有數(shù)碼管實(shí)時(shí)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(shí)配備CPLD，支持部分模塊的重構(gòu)。
（3）開放的軟硬件設(shè)計(jì)，支持用戶新建指令/微指令的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
（4）控制器的有機(jī)結(jié)合，只需撥動(dòng)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(dòng)、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(dòng)態(tài)顯示計(jì)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）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(shí)實(shí)時(shí)地觀測到指令與時(shí)序的關(guān)系，可有效的提高教學(xué)效果。
（12）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(dòng)態(tài)修改寄存器、程序/微程序計(jì)數(shù)器、程序/微程序存貯器的內(nèi)容。
（12）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(jì)時(shí)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。
（13）L7～L0是8個(gè)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。
（14）K0（7…0）～K4（7…0）是40個(gè)開關(guān)，用于輸入外部信號(hào)，例如，在做單步實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(hào)等。
（15） EP1C6 右方的EX1座表示38 個(gè)擴(kuò)展的IO 信號(hào),當(dāng)實(shí)驗(yàn)中需要另外的輸入輸出腳時(shí)可以使用這些擴(kuò)展腳。
（16）提供FPGA實(shí)驗(yàn)板和PC機(jī)調(diào)試軟件。
（17）系統(tǒng)可保存文件和調(diào)入文件，并提供PC機(jī)下載。
實(shí)驗(yàn)主板有：累加器A，暫存器W，運(yùn)算器ALU，直通D/左移L/右移R單元，寄存器組R0—R3，中斷向量IA，堆棧ST，程序計(jì)數(shù)器PC，地址寄存器MAR，輸入IN，輸出OUT，存貯器EM，微地址UPC，指令寄存器IR，微程序控制器uEM，組合邏輯控制單元，三總線接口，40芯鎖緊擴(kuò)展座、二進(jìn)制開關(guān)電平輸出/顯示，邏輯筆、管理單片機(jī)89S52、4×6鍵盤，字符式LCD，RS232/USB通訊接口，十六位機(jī)擴(kuò)展接口， 通信選擇開關(guān)。
2、微機(jī)接口及應(yīng)用部分：
（1）微機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展： CPU（8088），系統(tǒng)控制芯片（1032），64K監(jiān)控程序存儲(chǔ)器，64K用戶程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（61256x2），64K實(shí)驗(yàn)程序存儲(chǔ)器，開放式4*6鍵盤電路，開放式6位動(dòng)態(tài)數(shù)碼管顯示電路，配有串口或USB通信方式，出廠配置為串口。
（2）輸入/ 輸出：128*64 LCD圖文電路（或字符式1602 LCD），8位開關(guān)邏輯電平輸入/ 輸出電路，單脈沖發(fā)生器，8MH時(shí)鐘分頻，16*16 LED點(diǎn)陣電路，音頻功放，0～5V可調(diào)模擬量，PWM電路、射極跟隨器，打印口，用戶串行接口。
（3）常用接口芯片：74LS273、74LS244、8279、0832、0809、8259、8250、8253、8251、8255、8237、RS232等；
（4）控制對(duì)象：喇叭、蜂鳴器、小型直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、壓力傳感器、溫度傳感器、繼電器等；
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
計(jì)算機(jī)組成原理單元
四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
（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)
實(shí)驗(yàn)1：UPC加1實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2：UPC打入實(shí)驗(yàn)
（5）PC實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1：PC加1實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2：PC打入實(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(jì)指令/微指令系統(tǒng).
(12) 擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1：8255擴(kuò)展I/O口實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn) 2：8253擴(kuò)展定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
注：實(shí)驗(yàn)（1）…（8）為手動(dòng)微代碼控制，（9）…（12）為微程序或組合邏輯控制.
微機(jī)接口及應(yīng)用單元實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
軟件實(shí)驗(yàn)：
（1）二進(jìn)制多位加法實(shí)驗(yàn)
（2）二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼實(shí)驗(yàn)
（3）BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼
（4）十進(jìn)制數(shù)的BCD碼相減運(yùn)算
（5）內(nèi)存清零實(shí)驗(yàn)
（6）數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn)
（7）求最大數(shù)和最小數(shù)
（8）數(shù)據(jù)塊傳送實(shí)驗(yàn)
（9）分支程序設(shè)計(jì)。
硬件實(shí)驗(yàn) ：
（1）A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
（2）D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)（一）
（3）D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)（二）
（4）8255A并行口實(shí)驗(yàn)（一）
（5）8255A并行口實(shí)驗(yàn)（二）
（6）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
（7）8259單級(jí)中斷控制器實(shí)驗(yàn)
（8）串行口發(fā)送實(shí)驗(yàn)（雙機(jī)通訊）
（9）串行口接收實(shí)驗(yàn)（雙機(jī)通訊）
（10）小直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)；
（11）步進(jìn)電機(jī)控制
（12）繼電器控制
（13）存貯器讀寫實(shí)驗(yàn)
（14）電子琴實(shí)驗(yàn)
（15）簡單I/O口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
（16）8251可編程通訊接口和PC機(jī)通訊
（17）16*16 LED點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)
（18）128*64 LCD液晶顯示實(shí)驗(yàn)
（19）8237 DMA傳送實(shí)驗(yàn)
（20）8250可編程異步通訊接口實(shí)驗(yàn)
（21）8279 鍵盤顯示實(shí)驗(yàn)
（22）溫度測量實(shí)驗(yàn)
（23）壓力測量實(shí)驗(yàn)
