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(hào)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(hào)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(hào)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(jí)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(hào)。

　　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(tái)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(hào)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)康摹⑿酒?、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(duì)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(hào)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(hào)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(hào)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(jí)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(hào)。

　　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(tái)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(hào)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)康摹⑿酒?、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(duì)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