一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　本系統(tǒng)由鋁木合金箱體,、高性能穩(wěn)壓電源,、系統(tǒng)控制部件、開放式實(shí)驗(yàn)電路區(qū)等組成,。全部實(shí)驗(yàn)用信號線的連接采用排線,，操作方便，接觸可靠,?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)基于中小規(guī)模集成電路，綜合性實(shí)驗(yàn)基于在系統(tǒng)可編程核心器件,，資源向?qū)W生開放,，可以完成“計(jì)算機(jī)組成原理”、“計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計(jì)”,、“在系統(tǒng)編程”,、“VHDL設(shè)計(jì)”、“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)”等課程的實(shí)驗(yàn),，并可以進(jìn)行“專用集成電路設(shè)計(jì)”的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),。本實(shí)驗(yàn)箱適用于本專科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)和其它相關(guān)專業(yè)的相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì),。

　　二,、技術(shù)性能

　　1、硬件系統(tǒng)采用高性能單片機(jī)89S52和LATTICE公司CPLD器件的有機(jī)結(jié)合,使系統(tǒng)的硬件控制電路精簡而可靠,。

　　2,、提供手動(dòng)、自動(dòng)和聯(lián)機(jī)三種工作方式,，滿足不同層次實(shí)驗(yàn)的監(jiān)視需要,。

　　3,、具有完善的系統(tǒng)檢測電路和系統(tǒng)保護(hù)電路設(shè)計(jì),使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)更易于維護(hù)和使用。

　　4,、系統(tǒng)自備雙通道邏輯示波器,，便于實(shí)驗(yàn)過程中時(shí)序信號的測量。

　　5,、系統(tǒng)和電腦采用RS232/USB通信方式,。

　　6、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu),，使實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單清晰,、擴(kuò)展方便、靈活易變等諸多優(yōu)點(diǎn),，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要少些接線即可,。

　　7、創(chuàng)新擴(kuò)展FPGA實(shí)驗(yàn)?zāi)K,，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),。

　　8、專為本機(jī)配備的動(dòng)態(tài)集成調(diào)試運(yùn)行軟件以圖形化的界面顯示模型機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的流向和各種控制信號的狀態(tài)以及時(shí)序關(guān)系,。

　　三,、硬件技術(shù)指標(biāo)

　　1、實(shí)驗(yàn)電路工作電源：+5V/2A,、±12V/0.5A,，每路均帶有短路保護(hù)和自動(dòng)關(guān)斷功能，每路帶電源指示,。其中+5V電源設(shè)計(jì)有過壓,、過流、欠壓保護(hù)功能,，待電路中故障排除后,，自動(dòng)恢復(fù)供電，確保設(shè)備和人身安全,。

　　2,、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的字長為8位。

　　3,、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本指令系統(tǒng)類PC 機(jī),，有多種指令格式,，多種尋址方式,。

　　4、主存儲(chǔ)器采用8K字節(jié)靜態(tài)存儲(chǔ)器6264,，用于存放用戶程序和數(shù)據(jù),。

　　5,、配運(yùn)算器模塊，由4片4位的算術(shù)邏輯單元功能發(fā)生器級聯(lián)而成,。每片內(nèi)實(shí)現(xiàn)16種二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算及16種邏輯運(yùn)算,，可進(jìn)行8位、16位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn),。

　　6,、控制器采用微程序方案實(shí)現(xiàn)，控存字長為24位,，可用最大容量為1024字節(jié),，且用電可擦寫的E2ROM存儲(chǔ)器芯片組成，支持動(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì),。

　　7,、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作頻率源由555時(shí)基電路和74LS123可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器組成產(chǎn)生，頻率范圍為330HZ～580HZ,?？梢酝瑫r(shí)產(chǎn)生四種不同時(shí)序的時(shí)鐘信號。

　　8,、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配有微程序手動(dòng)輸入并顯示模塊,，裝有24個(gè)微程序輸入開關(guān)，用于輸入微程序,。

　　9,、配有手動(dòng)16位數(shù)據(jù)輸入模塊，裝有16個(gè)數(shù)據(jù)輸入開關(guān),，用于輸入16位數(shù)據(jù),。

　　10、配8個(gè)控制開關(guān),，2個(gè)微動(dòng)開關(guān),，用于手動(dòng)控制整機(jī)的運(yùn)行和切換運(yùn)行方式等。

　　11,、配2位七段數(shù)碼管以顯示程序運(yùn)行的結(jié)果,。另配置6個(gè)數(shù)碼管，用于交通燈顯示,。

　　12,、配微地址發(fā)生器模塊和微地址顯示模塊、微地址控制模塊,。

　　13,、配數(shù)據(jù)總線顯示模塊，用于顯示數(shù)據(jù)總線上的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

　　14,、配總線地址顯示模塊,，用于顯示地址總線上的動(dòng)態(tài)地址。

　　15,、配有一個(gè)雙向通用移位寄存器,，以實(shí)現(xiàn)邏輯移位功能。

　　16,、具有超前進(jìn)位控制邏輯,。

　　17、配有指令寄存器和地址寄存器,。

　　18,、主機(jī)上設(shè)計(jì)有二片大規(guī)模 CPLD 和強(qiáng)51單片機(jī)作為整機(jī)的主控器件，可以在自動(dòng)方式下完成全部部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),。

　　19,、配有并行I/O接口電路8255，實(shí)現(xiàn)帶輸入輸出接口的模型機(jī)的設(shè)計(jì),。

　　20,、配有定時(shí)/計(jì)數(shù)器接口電路8253。實(shí)現(xiàn)帶定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能的模型機(jī)的設(shè)計(jì),。

　　21,、配有中斷控制器8259。實(shí)現(xiàn)帶中斷功能的模型機(jī)的設(shè)計(jì)),。

　　22,、配有雙端口存儲(chǔ)器IDT713200。

　　23,、模數(shù)A/D和數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換電路,，實(shí)現(xiàn)數(shù)模和模數(shù)的轉(zhuǎn)換(C9JH有)。

　　24,、配置ALTERA EPM240核心模塊,，實(shí)現(xiàn)具備多功能復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

　　25,、創(chuàng)新自設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)K(一個(gè)實(shí)驗(yàn)室配1-2套)

　　1)USB設(shè)備開發(fā)與接口模塊：包含USB核心器件CY7C68013(含8051內(nèi)核),、串行EEPROM 24LC01B 、SRAM HY62WT081E,、EPM3064ATC100,、數(shù)據(jù)總線開關(guān) SN74CB3Q3245、鎖存器 74VHC373,、方口USB接口,。

　　2)平臺接口控制用CPLD模塊：包含EPM3512AQC208主芯片,、備頻器DS1080L、JTAG下載接口等,。

　　3)CPU或IP Core用FPGA模塊：包含核心器件EP1C12Q240C8,、配置芯片EPCS4,、JTAG下載接口等,。

　　26、實(shí)驗(yàn)的連接：模塊間實(shí)驗(yàn)線路的連接：全部信號采用排線連接,，操作簡便,，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接穩(wěn)定可靠。

　　27,、機(jī)箱：堅(jiān)固型鋁合金框架,，厚實(shí)的 ABS 塑料包角，參考外形尺寸 480×360×150mm,。

　　四,、軟件技術(shù)指標(biāo)

　　1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成動(dòng)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、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,。

　　五,、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(全部提供源程序)

　　1、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

　　1)8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

　　2)帶進(jìn)位控制8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

　　3)16位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

　　4)移位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)

　　5)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)

　　6)微控制器實(shí)驗(yàn)

　　2,、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

　　1)總線控制實(shí)驗(yàn)

　　2)硬布線控制器實(shí)驗(yàn)

　　3)乘法器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

　　4)FIFO先進(jìn)先出存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)

　　5)數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)

　　6)基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　7)擴(kuò)展8255并行口實(shí)驗(yàn)

　　8)擴(kuò)展8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)

　　9)擴(kuò)展8259中斷控制器實(shí)驗(yàn)

　　10)擴(kuò)展0809 AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

　　11)擴(kuò)展0832 DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

　　12)擴(kuò)展雙端口存儲(chǔ)器IDT713200實(shí)驗(yàn)

　　3,、綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

　　1)帶移位運(yùn)算的模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2)復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　3)可重構(gòu)原理計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

　　4)基于CISC和RISC處理器構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　5)用大規(guī)模芯片在模型機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)8位輸入輸出并行接口芯片8212。

　　6)基于流水技術(shù)構(gòu)成模型計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)

　　六,、實(shí)驗(yàn)箱配置表

一,、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　本系統(tǒng)由鋁木合金箱體、高性能穩(wěn)壓電源、系統(tǒng)控制部件,、開放式實(shí)驗(yàn)電路區(qū)等組成,。全部實(shí)驗(yàn)用信號線的連接采用排線，操作方便,，接觸可靠,。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基于中小規(guī)模集成電路,，綜合性實(shí)驗(yàn)基于在系統(tǒng)可編程核心器件,，資源向?qū)W生開放，可以完成“計(jì)算機(jī)組成原理”,、“計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計(jì)”,、“在系統(tǒng)編程”、“VHDL設(shè)計(jì)”,、“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)”等課程的實(shí)驗(yàn),，并可以進(jìn)行“專用集成電路設(shè)計(jì)”的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)箱適用于本?？圃盒Ｓ?jì)算機(jī)專業(yè)和其它相關(guān)專業(yè)的相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì),。

　　二、技術(shù)性能

　　1,、硬件系統(tǒng)采用高性能單片機(jī)89S52和LATTICE公司CPLD器件的有機(jī)結(jié)合,使系統(tǒng)的硬件控制電路精簡而可靠,。

　　2、提供手動(dòng),、自動(dòng)和聯(lián)機(jī)三種工作方式,，滿足不同層次實(shí)驗(yàn)的監(jiān)視需要。

　　3,、具有完善的系統(tǒng)檢測電路和系統(tǒng)保護(hù)電路設(shè)計(jì),使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)更易于維護(hù)和使用,。

　　4、系統(tǒng)自備雙通道邏輯示波器,，便于實(shí)驗(yàn)過程中時(shí)序信號的測量,。

　　5、系統(tǒng)和電腦采用RS232/USB通信方式,。

　　6,、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)，使實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單清晰,、擴(kuò)展方便,、靈活易變等諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要少些接線即可,。

　　7,、創(chuàng)新擴(kuò)展FPGA實(shí)驗(yàn)?zāi)K,，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

　　8,、專為本機(jī)配備的動(dòng)態(tài)集成調(diào)試運(yùn)行軟件以圖形化的界面顯示模型機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的流向和各種控制信號的狀態(tài)以及時(shí)序關(guān)系,。

　　三、硬件技術(shù)指標(biāo)

　　1,、實(shí)驗(yàn)電路工作電源：+5V/2A,、±12V/0.5A，每路均帶有短路保護(hù)和自動(dòng)關(guān)斷功能,，每路帶電源指示,。其中+5V電源設(shè)計(jì)有過壓,、過流,、欠壓保護(hù)功能，待電路中故障排除后,，自動(dòng)恢復(fù)供電,，確保設(shè)備和人身安全。

　　2,、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的字長為8位,。

　　3、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本指令系統(tǒng)類PC 機(jī),，有多種指令格式,，多種尋址方式。

　　4,、主存儲(chǔ)器采用8K字節(jié)靜態(tài)存儲(chǔ)器6264,，用于存放用戶程序和數(shù)據(jù)。

　　5,、配運(yùn)算器模塊,，由4片4位的算術(shù)邏輯單元功能發(fā)生器級聯(lián)而成。每片內(nèi)實(shí)現(xiàn)16種二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算及16種邏輯運(yùn)算,，可進(jìn)行8位,、16位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)。

　　6,、控制器采用微程序方案實(shí)現(xiàn),，控存字長為24位，可用最大容量為1024字節(jié),，且用電可擦寫的E2ROM存儲(chǔ)器芯片組成,，支持動(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì)。

　　7,、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作頻率源由555時(shí)基電路和74LS123可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器組成產(chǎn)生,，頻率范圍為330HZ～580HZ,。可以同時(shí)產(chǎn)生四種不同時(shí)序的時(shí)鐘信號,。

　　8,、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配有微程序手動(dòng)輸入并顯示模塊，裝有24個(gè)微程序輸入開關(guān),，用于輸入微程序,。

　　9、配有手動(dòng)16位數(shù)據(jù)輸入模塊,，裝有16個(gè)數(shù)據(jù)輸入開關(guān),，用于輸入16位數(shù)據(jù)。

　　10,、配8個(gè)控制開關(guān),，2個(gè)微動(dòng)開關(guān)，用于手動(dòng)控制整機(jī)的運(yùn)行和切換運(yùn)行方式等,。

　　11,、配2位七段數(shù)碼管以顯示程序運(yùn)行的結(jié)果。另配置6個(gè)數(shù)碼管,，用于交通燈顯示,。

　　12、配微地址發(fā)生器模塊和微地址顯示模塊,、微地址控制模塊,。

　　13、配數(shù)據(jù)總線顯示模塊,，用于顯示數(shù)據(jù)總線上的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),。

　　14、配總線地址顯示模塊,，用于顯示地址總線上的動(dòng)態(tài)地址,。

　　15、配有一個(gè)雙向通用移位寄存器,，以實(shí)現(xiàn)邏輯移位功能,。

　　16、具有超前進(jìn)位控制邏輯,。

　　17,、配有指令寄存器和地址寄存器。

　　18,、主機(jī)上設(shè)計(jì)有二片大規(guī)模 CPLD 和強(qiáng)51單片機(jī)作為整機(jī)的主控器件,，可以在自動(dòng)方式下完成全部部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)模型機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

　　19,、配有并行I/O接口電路8255,，實(shí)現(xiàn)帶輸入輸出接口的模型機(jī)的設(shè)計(jì),。

　　20、配有定時(shí)/計(jì)數(shù)器接口電路8253,。實(shí)現(xiàn)帶定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能的模型機(jī)的設(shè)計(jì),。

　　21、配有中斷控制器8259,。實(shí)現(xiàn)帶中斷功能的模型機(jī)的設(shè)計(jì)),。

　　22、配有雙端口存儲(chǔ)器IDT713200,。

　　23,、模數(shù)A/D和數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)模和模數(shù)的轉(zhuǎn)換(C9JH有),。

　　24,、配置ALTERA EPM240核心模塊，實(shí)現(xiàn)具備多功能復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),。

　　25,、創(chuàng)新自設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)K(一個(gè)實(shí)驗(yàn)室配1-2套)

　　1)USB設(shè)備開發(fā)與接口模塊：包含USB核心器件CY7C68013(含8051內(nèi)核),、串行EEPROM 24LC01B ,、SRAM HY62WT081E、EPM3064ATC100,、數(shù)據(jù)總線開關(guān) SN74CB3Q3245,、鎖存器 74VHC373、方口USB接口,。

　　2)平臺接口控制用CPLD模塊：包含EPM3512AQC208主芯片,、備頻器DS1080L、JTAG下載接口等,。

　　3)CPU或IP Core用FPGA模塊：包含核心器件EP1C12Q240C8,、配置芯片EPCS4、JTAG下載接口等,。

　　26,、實(shí)驗(yàn)的連接：模塊間實(shí)驗(yàn)線路的連接：全部信號采用排線連接，操作簡便,，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接穩(wěn)定可靠,。

　　27、機(jī)箱：堅(jiān)固型鋁合金框架,，厚實(shí)的 ABS 塑料包角,，參考外形尺寸 480×360×150mm。

　　四,、軟件技術(shù)指標(biāo)

　　1,、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)集成動(dòng)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,、強(qiáng)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,。

　　五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(全部提供源程序)

　　1,、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

　　1)8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

　　2)帶進(jìn)位控制8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

　　3)16位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

　　4)移位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)

　　5)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)

　　6)微控制器實(shí)驗(yàn)

　　2,、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

　　1)總線控制實(shí)驗(yàn)

　　2)硬布線控制器實(shí)驗(yàn)

　　3)乘法器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

　　4)FIFO先進(jìn)先出存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)

　　5)數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)

　　6)基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　7)擴(kuò)展8255并行口實(shí)驗(yàn)

　　8)擴(kuò)展8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)

　　9)擴(kuò)展8259中斷控制器實(shí)驗(yàn)

　　10)擴(kuò)展0809 AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

　　11)擴(kuò)展0832 DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)

　　12)擴(kuò)展雙端口存儲(chǔ)器IDT713200實(shí)驗(yàn)

　　3、綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

　　1)帶移位運(yùn)算的模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2)復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　3)可重構(gòu)原理計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

　　4)基于CISC和RISC處理器構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　5)用大規(guī)模芯片在模型機(jī)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一個(gè)8位輸入輸出并行接口芯片8212,。

　　6)基于流水技術(shù)構(gòu)成模型計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)

　　六,、實(shí)驗(yàn)箱配置表