DICE-CP8086微机原理与计算机组成原理综合实验台

图片仅供参考，以实物为准

一、产品介绍：

DICE-CP8086微机原理与计算机组成原理综合实验台是我公司新推出的一款功能强、性能好，软件硬件都好的实验台，系统电路采用了多片CPLD大大提高了可靠性和功能提升的可能性，软件提供了详尽的信息窗口、运行图表和多类帮助信息，使教学的过程轻松自如。

二、硬件技术参数及配置

（一）计算机组成原理部分参数：

1. 实验台包含寄存器组、运算单元、累加器A\暂存器W、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、MCS-51智能管理单片机、24个拨码开关、4*6矩阵键盘、字符式LCD、RS232口、USB通讯口等模块。

2. 实时监视器：单元部件都以计算机结构模型布局，每个寄存器、存储单元提供两位 LED 数码管实时显示当前数据，同时提供 8 位数据指示灯显示其二进制值。

3. 开放式设计：系统带有三套指令/微指令系统，用户自己可以设计新的指令/微指令系统。

4. 运算器和微程序控制器采用CPLD芯片 （Lattice LC4256V）设计，开放下载接口和部分芯片端口，支持用户二次开发，并提供对应的 Lattice 开发软件。

5. 系统控制部分采用智能单片机、液晶 模块、4*6 矩阵键盘、CPLD 芯片（LatticeLC4256V 和 Lattice 1016E）,实现系统多种控制方式，并能开机自载微指令系统。

6. 存储器单元部分采用4 片HM6116 芯片存储指令和微指令。

7. 支持最底层中断实验：用最底层的器件设计，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，需支持用户通过拨码开关对中断地址进行任意设定。不接受采用集成器件 8259 设计的中断电路。

8. 模型机综合实验时，不需要额外连线，系统自动接管各类控制信号和总线，通过矩阵键盘和上位软件控制程序运行， 测试程序可以检测各模块运行情况。

9. 两种控制器方式：系统提供两种控制器方式，即微程序控制器和组合逻辑控制器。

10. 提供三种工作方式：

(1) 手动方式——不连 PC机，通过实验仪开关输入信号进行实验，用LCD及各部件的8个状态 LED，两个 LED 数码管观察运行状态和结果，手动进行实验；

(2) 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；

(3) 脱机方式——不连 PC 机，通过实验仪的键盘输入程序、微程序，用 LCD 及各部件的8个状态 LED，两个 LED 数码管观察运行状态和结果，手动进行实验；

11. 提供完善的寻址方式：累加器寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即数寻址、存储器寻址；

12. 提供逻辑分析仪：程序微单步时，通过逻辑分析仪，能够实时监控数据总线、地址总线、指令总线、时钟信号、各寄存器、存储器数据及控制信号的时序图。

13. 提供丰富的调试手段：具有单步、微单步、运行、暂停等功能。

14. 通过实验仪或 PC 机键盘,在线动态修改寄存器、程序/微程序计数器、程序/微程序存贮器的内容。

15. 支持子程序调用、返回，支持 CISC指令系统、RISC 精简指令系统、指令流水线等指令系统实验。

16. 系统总线、地址总线、控制线均需在总线接口区引出，并设计 40 芯锁紧插座，供用户进行 RAM、8251、8255、8253、8259 等接口器 件的扩展实验。

17. 具有系统自动检测功能，能精确显示故障位置。

18. 支持 USB 通讯连接，可以适应笔记本，台式机等多种机型，运行环境为Windows2000/XP/Win7/Win8/WIN10 32 或 64 位 系统。

19. 实验台PCB厚度2mm,面板采用黑底 白字丝印，每个模块单元用总线连接，构画出完整的 CPU 图形结构、便于学生识别理解和观 察数据。

（二）微机原理部分参数：

1. 实验平台采用INTEL8088(兼容8086)系统，所有系统资源，8位数据线，16位地址线，读写等控制信号全部引出对用户开放。

2. 实验台需采用CPLD可编程逻辑器件作为锁存译码单无，存储单元部分至少提供2片64K程序存储器，2片32K数据存储器。

3. 实验台需提供“实验模块扩展”接口，并支持提供丰富的传感器模块资源包，使得我们设计的微机接口系统与实际应用更加贴切，更加智能。   

4. 提供USB和RS232两种通讯接口 ，通过上位软件联机可实现在线仿真、调试和开发程序。

5. 系统需配有管理监控程序，在无PC机连接状态下，系统自动切换到脱机管理状态，用户可通过实验台矩阵键盘轻松调用EPROM中的实验程序脱机运行实验。方便老师在教学初期进行实验的验证和演示，方便对模块进行快速测试。

6. 实验台至少需提供一组单脉冲电路，可同时输出正负两个脉冲，脉冲幅值为TTL电平，具有消抖功能。并提供8组固定频率脉冲。

7. 实验台PCB厚度不小于2mm, 面板采用黑底白字丝印。。

8. 实验台需至少提供以下实验模块:

(1) USB通讯接口

(2) 译码、锁存单元

(3) 扩展ROM（64K）、扩展RAM（64K）

(4) 扩展模块区（可扩展传感器等新型模块）

(5) RS232串行通讯口

(6) 8251实验模块

(7) 8253实验模块

(8) 8279实验模块

(9) 8237实验模块

(10) 8259实验模块

(11) 8255实验模块

(12) 8155实验模块

(13) 4*6矩阵键盘模块

(14) 6位动态数码管实验模块

(15) 8位LED发光二极管输出模块

(16) 8位开关量输入模块（拨码开关）

(17) 8位开关量输入模块（按钮开关）

(18) 16*16点阵实验模块

(19) 128*64液晶显示模块

(20) 直流电源模块（提供+5V、+12V、-12V）

(21) I/O口扩展模块（74LS244、74LS273）

(22) 蜂鸣器模块

(23) 射极跟随器实验模块

(24) 单脉冲与固定时钟模块

(25) 并行A/D转换模块（ADC0809）

(26) 并行D/A转换模块(DAC0832)

(27) 可调电压模块

(28) 音频功放模块（LM386）

(29) 继电器模块

(30) 直流电机模块（带霍尔传感器）

(31) 四相步进电机模块（带驱动电路）

(三）配套实验仿真软件（整个实验室配置1套，招标现场需提供演示视频）

(1) 仿真软件需配套USB接口数据采集卡，16组数字量输入、16组数字量输出，带驱动模块；

(2) 仿真软件需提供连线自动捡测功能，能自动检测USB接口数据采集卡各端口的通断情况；

(3) 仿真软件需提供数字逻辑分析仪功能，至少能同时对8路数字信号进行跟踪分析，并实时显示逻辑功能时序图；

(4) 仿真软件需能够带有丰富的互动性。软件在电脑屏幕上可构建虚拟环境，再现工业现场中的各种复杂场景。

(5) 仿真软件窗口有虚拟环境仿真区、输入输出端显示区，下位机进行操作时上位机软件可以实时做出反应；

(6) 软件必须为简体中文版界面，方便操作；

(7) 仿真软件需至少完成以下十二个仿真实验项目：

交通信号灯的自动控 、机器人自动扫地雷、加工中心刀库捷径方向选择控制 、四层电梯的控制、舞台艺术灯饰的控制、LED数码管显示控制实验、液体混合装置的自动控制、水塔水位自动控制、四级传送带的模拟运行、邮件分拣系统的模拟运行、数字逻辑分析仪实验、温度压力实验。

(四）智测系统（整个实验室配置1套，招标现场需提供演示视频）

(1) 智测系统可以测量电阻、电容、二极管、三极管、可控硅、电感、MOS管等多种模拟元器件，能够显示器件对应阻容感值，能自动判别引脚、自动量程测试，能判断器件类型，引脚极性及放大倍数等；

(2) 智测系统可以测量常用74系列TTL电平芯片、CD系列COMS电平芯片，支持1500多款IC集成器件，不需要输入芯片型号，即能自动完成识别芯片、测试及显示结果等功能；

(3) 智测系统可以测量LED显示器件，包括LED发光二极管、LED数码管和LED点阵块； 测试LED显示器件时不用考虑器件引脚排列顺序，共阳还是共阴等，只要把所有引脚都插入测试插座就可以了。按下测试按钮后，点亮被测器件的所有完好笔段和像素，可以很直观地通过目测判断有无坏点、管芯亮度和亮度均匀性。

(4) 智测系统可以测量常用的放大器芯片、比较器芯片、时基电路芯片、驱动器芯片、光电偶合芯片；

(5) 电阻测量的分辨率是0.1欧姆，最高测量值50M欧姆;

(6) 电感测量的范围是0.1mH~20H;

(7) 电容测量的分辨率是1pF,量程25pF~100mF，显示电容ESR值;

(8) 二极管测量，显示二极管正确的方向符号，显示正向压降值；

(9) 三极管测量，自动检测NPN和PNP晶体管，显示三极管的放大系数HFE和三极管的基极和发射极电压Ube值，显示三极管的引脚名和对应标号。

(10) MOS管测量，可以显示MOS管的阈值电压和栅极电容值;

(11) 测试仪操作简单，无需复杂操作和设置，只需要按说明放置好待测器件，一键按钮操作，即可显示测试结果；

(12) 常规器件和芯片测试的时间为0.5~2秒钟，只有电容和电感测量会需要较长的时间。

(13) 实验室配置这套测试仪，可以方便老师和学生在平时实验和维护时，检测判断芯片和常规的器件的好坏，以便及时更换，提高实验箱使用效率，方便实验室管理和维护。

三、实验桌及电源配置

1. 实验桌：采用台体材料为下部是铝合金材料，上部是铁质密纹喷塑，留有电脑主机柜，四脚有滑轮，可移动可固定，台体参考尺寸1200×700×1200，以实物为准

2. 电源技术指标

(1) 输入电源：单相三线，交流220V±10%，50HZ

(2) 装置容量：≦1.5KVA

(3) 工作环境：温度-10°C ～ +40°C,相对湿度85%（25C）

(4) 安全保护：接地保护，漏电保护（动作电流＜30mA），过载保护

四、实验项目

（一）计算机组成原理部分实验项目

（1）寄存器实验

实验1：A，W 寄存器实验

实验2：R0，R1，R2，R3 寄存器实验

实验3：MAR 地址寄存器，ST 堆栈寄存器，OUT输出寄存器

（2）运算器实验 （加、减、或、与、带进位加、带进位减、A取反、A输出，共8种运算。）

（3）数据输出实验/移位门实验

实验1：数据输出实验

实验2：移位实验 （位左移；位右移）

（4）微程序计数器UPC 实验

实验1：uPC 加一实验

实验2：uPC 打入实验

（5）PC 实验

实验1：PC 加一实验

实验2：PC 打入验

（6）存储器EM 实验

实验1：PC/MAR 输出地址选择

实验2：存储器EM 写实验

实验3：存储器EM 读实验

实验4：存储器打入IR指令寄存器/uPC实验

实验5：使用实验仪小键盘输入EM

（7）微程序存储器UM 实验

实验1：微程序存储器uM 读出

实验2：使用实验仪小键盘输入uM

（8）中断实验

（9）模型机综合实验（微程序控制器）

实验1：数据传送实验/输入输出实验

实验2：数据运算实验（加/减/与/或）

实验3：移位/取反实验

实验4：转移实验

实验5：调用实验

实验6：中断实验

实验7：指令流水实验

实验8：RISC 模型机

（10）组合逻辑控制

实验1：组合逻辑控制器

实验2：用CPLD实现运算器功能

（11）设计指令/微指令系统

（12）模型机扩展实验

扩展实验一：用8255 扩展I/O 端口实验

扩展实验二：用8253 扩展定时器试验

注：实验（1）～（8）为手动微代码控制，（9）～（12）为微程序或组合逻辑控制。

（二）微机原理部分实验项目

软件实验（标配）

(1) 二进制多位加法实验

(2) 二进制转换为BCD码实验

(3) BCD码转换为二进制码

(4) 十进制数的BCD码相减运算

(5) 内存清零实验

(6) 数码显示实验

(7) 求最大数和最小数

(8) 数据块传送实验

(9) 分支程序设计

硬件实验（标配）

(10) ADC0809转换实验

(11) DAC0832转换实验（一）

(12) DAC0832转换实验（二）

(13) 8255A并行口实验（一）

(14) 8255A并行口实验（二）

(15) 8253定时器/计数器实验

(16) 8259单级中断控制器实验

(17) RS232串行口发送实验（双机通讯）

(18) RS232串行口接收实验（双机通讯）

(19) 小直流电机调速实验

(20) 步进电机控制实验

(21) 继电器控制实验

(22) 存贮器读写实验

(23) 电子琴实验（带音频功放模块）

(24) 简单I/O口扩展实验

(25) 8251可编程通讯接口和PC机通讯

(26) 16*16 LED点阵显示实验

(27) 128*64 LCD液晶显示实验

(28) 8237 DMA传送实验

(29) 8279 键盘显示实验

(30) 8155模块实验

(31) 射极跟随器实验

(32) LED数码管显示实验

(33) PWM脉冲宽度调制实验

五、提供实验室管理系统(招标现场需提供演示视频)

（一）整体需求

随着高校管理变革的逐步推进，使用计算机网络进行实验室管理成为了必然。实验室建设的进一步规范化和复杂化迫切需要用计算机来实现实验教学、开放的全过程自动化，以简化我们的工作，加强实验室主管部门对设备和材料的计划、采购、使用和维修的宏观控制和管理。

（1）实现开放式统一管理运行模式。

实验室实行开放式运行模式，在时间、资源、管理方式和服务等方面全方位开放。根据学校教学科研计划，通过实验室管理系统统一安排教学实验、科研性实验和自主性实验计划，很大程度提高实验室的有效利用率。

（2）提高管理水平，满足师生各类实验需求。

通过校园网向全校师生提供开放式的平台，各级用户可以随时浏览实验室管理系统主页，查询实验室的使用情况，并可和实验管理人员实时交流。校外用户通过网络在本系统内注册申请，经管理员审核通过后，可查询或预约实验室的使用，充分提高实验室的利用率，扩大社会效益。系统管理员可根据需要给相应高端用户授权，使这些用户可以根据实验计划自行对实验的使用进行预约，充分保证重要的实验和科研项目的顺利进行，又给师生提供了方便。实验管理员也可以通过网络了解各实验中心的实验室，人员，工位，设备使用情况，并及时进行维护和管理。

（3）量化实验室工作量，提供实验技术人员工作考核的有效依据。

根据实验室综合管理系统的相关运行数据，可以做到均衡分配实验工作量，改革实验室人员的管理体制和分配机制，为衡量实验人员的工作业绩提供有效、科学、准确的依据。根据实验教学和科研实验计划的需求，合理划拨管理经费津贴到实验室，调动管理人员的工作积极性以保障实验室的开放、提高实验室利用率、使实验人员工作业绩和收入上形成良性循环。

（4）及时准确提供实验室运行的各项数据，给实验室的建设提供依据。

实验室综合管理系统可以对实验室的开放、使用率、实验设备的各项数据、设备的使用情况自动做出统计，这样，管理人员可以充分了解需求，给今后实验室的规划和建设提供准确的依据，避免建设和管理的脱节，有效利用学校的建设资金。

（二）特点及功能概述

  实验室是高等学校的重要组成部分，是办好高校的基本条件之一，高校实验室管理是确保高等学校实验教学、科学研究、 技术开发、 资产管理的一项重要工作。随着建设速度和投入力度的加大，实验室规模不断扩大，实验室内设备的种类和数量也不断增加，实验室的使用频率和使用人次也在增加。实验室的教学、资产和人员等管理工作给管理人员带来了巨大的压力和工作强度。

   高校实验室智能管理系统能很好的减轻管理人员的工作量，提升工作效率。管理人员可以通过这套管理系统了解实验室使用状况，对实验设备等固资产进行管理、发布通知、课程管理、设备保修、查看维修状态和实验室预约等等。使用教师则可以通过这套系统进行查看通知、预约实验室、借用实验设备、课程管理等。统一使用还能促进各学院间的实验资源共享。

（三）、系统基本层次结构

系统采用多层架构，层次结构图如下：

（1）后台数据层：

用于存储、查询实验室管理系统所需的各种数据，这些数据包括：用户基本信息，实验室基本信息，预约选课信息，实验刷卡记录，系统基本信息，系统日志等。支持SQL Server数据库。

（2）中间业务层：

用于处理应用层的各种请求，对各种请求进行权限检查，并将处理结果返回应用层。该层由数据库访问接口、综合前置服务、通信接口、智能卡读写接口四部分组成。

（3）数据库访问接口：由综合前置服务调用，用于实现对数据的存取，设计该接口的目的在于实现综合前置服务与数据库系统的无关系，亦即对数据库系统透明。

（4）综合前置服务：处理前台应用的各种请求和逻辑运算，隔离数据库系统与前台应用系统以保障核心数据安全。

（5）通信接口：基于TCP/IP协议开发，通过自定义协议包与AES动态传输加密算法保证数据传输的安全性。服务器端采用Microsoft新的通信模型(完成端口模型)以保证数据传输的快捷和准确。支持数据校验和重发机制。通信接口实现了数据传输的安全、快捷，准确。

（6）前台应用层：

实现人机对话，根据不同的应用开发不同的应用系统，支持个性化开发。

(1) 教师/学生可以使用用户管理功能，能修改和查看自己的信息；可以使用实验课程与设备管理功能，询实验课程和相关信息，预约实验室；可以使用设备借用管理功能，查询设备借用情况。

(2) 管理员工作流程：管理员是系统内置用户，输入用户名和密码，经过系统校验登陆系统，进入主页。

(3) 管理员可以进行用户管理、实验室管理、设备借用管理、设备维修管理、实验课程与设备管理、通知管理和系统报表。

(4) 系统基本层次结构需包含：后台数据层、中间业务层、数据库访问接口、综合前置服务、TCP/IP协议通信接口、前台应用层。

智能管理系统需包含以下七大功能，分别是通知管理、用户管理、实验室管理、实验室课程与设备管理、设备借用管理、设备维修管理和报表统计功能。