32位微机原理与接口实验系统，计算机组成原理实验箱
2023-05-25 07:4932位微机原理与接口实验系统
32位微机原理与接口实验箱配有MKStudio集成开发环境，支持32/64位的Win XP~Win10操作系统，支持80X86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，支持常用的INT 21h功能调用，支持脱机模拟调试，满足实模式和保护模式下微机原理与接口的实验需求。
32位微机原理与接口实验箱采用Intel i386EX嵌入式微处理器作为系统核心，全面支持80X86的16/32位微机原理与接口技术的实验教学，为32位微处理器在微机教学中的运用构建了一个全开放、可开发、易拓展式的实验环境。内外总线均为32位，支持32位I/O和内存读写。
一、系统功能特点：
1、开放特性
32位微机原理与接口实验箱采用双核架构，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。
2、总线特性
32位微机原理与接口实验系统开放了总线宽度的动态选择机制，把内存控制“MECS16”和I/O控制“IOCS16”列入用户可定义的范围，为了简化电路连接，系统对这两个输入信号有缺省定义，分别为“32位内存”和“8位输入输出接口”，即当用户扩展32位存储器时可忽略对“MECS16”端的定义与连接；当I/O输入输出接口为8位时也无需考虑对“IOCS16”端的定义与连接。
3、寻址能力
32位微机原理与接口实验系统构建了全覆盖的寻址空间，系统内存可融入仼意段的0~1FFFh，实模式的可寻址范围为16个段的0~1FFFh（其中F000为系统BIOS段），在保护模式以段寄存器作为索引，根据段描述符表定义32位段基址（包括界限及存取权等）与各种寻址方式所确定的32位有效地址相加产生32位内存单元的线性地址，再通过分页部件形成32位物理地址的全覆盖（在没有分页的情况下视32位内存单元的线性地址为其32位物理地址）。当低16位IP大于等于2000h时，系统的寻址目标指向外部存储器扩展空间。
4、扩展能力
32位微机原理与接口实验系统的内存和I/O扩展以字节操作为基准，把32位微处理器的四个“字节允许”信号BE3~BE0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BE3~BE0选通端，使其扩展特性与微机实际应用无缝结合。
5、兼容特性
32位微机原理与接口实验系统的微处理核可分离使用，可选配51PACK单片机内核模块或86PACK十六位微机内核模块，全面支持MCS-51单片机、十六位微机的原理应用与接口扩展实验。
6、安全特性
32位微机原理与接口实验系统引出的扩展总线均由隔离器件驱动，“隔离”设计保障了32位微处理核的安全，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。
7、虚拟仪器
32位微机原理与接口实验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。
8、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。
二、实验内容
（一）80X86实模式实验项目
◆80X86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
（1）十六进制数转换为十进制数
（2） 十进制数转换为十六进制数
3、码制转换实验
（1）ASCII码（数字符）转换为十六进制数
（2）十六进制数转换为ASCII码
（3）ASCII码（数字符）转换为十进制数
（4）十进制数转换为ASCII码
（5）十进制数的ASCII码转换为BCD码
（6）十进制BCD码转换为二进制数
4、运算类编程实验
（1）二进制双精度加法运算
（2）十进制的BCD码减法运算
（3）乘法运算
5、分支程序设计实验
6、循环程序设计实验
（1） 计算S＝1＋2×3＋3×4＋4×5＋…＋N（N＋1）
（2） 求某数据区内负数的个数
7、排序程序设计实验
（1） 气泡排序法
（2）学生成绩名次表
8、子程序设计实验
（1） 求无符号字节序列中的最大值和最小值
（2） 求N！
9、查表程序设计实验
10、INT 21h输入输出程序设计实验
（1） 显示A~Z共26个大写英文字母
（2）INT 21H功能调用示例程序实验
（3）在C语言使用INT 21h功能调用
（4） PC键盘下传实验箱七段码显示
（5）实验箱键盘上传PC屏幕显示
◆80X86微机接口技术及其应用实验
1、存储器扩展实验
2、8237可编程DMA控制器实验
3、8259中断控制器实验
（1）内部8259中断控制器
（2）外部8259中断控制器
4、I/O扩展实验（8位／16位）
5、8255并行口实验
（1）8255 A/B/C口输出方波
（2）8255 PA输入／PB输出
（3）8255控制交通灯
6、8253定时／计数器应用实验
7、8251串行通信应用实验
8、键盘扫描及显示设计实验
（1）8279键盘与显示设计
（2）8255键盘与显示设计
9、A/D模数转换实验
10、D/A数模转换实验
11、LCD 128×64图形液晶实验
12、音频驱动实验
13、 继电器控制实验
14、步进电机控制实验
15、直流电机调速实验
16、DS18B20数字温度传感器实验
17、V/F电压频率转换实验
18、PWM输出实验
19、DS1302实时时钟实验
20、红外遥控实验
◆32位程序设计及其接口技术实验
21、32位数据排序实验
22、32位码制转换实验
23、32位存储器扩展实验
24、8237可编程DMA控制器访问32位存储器的实验
25、32位I/O扩展实验
26、32位LED 16×16点阵显示实验
（二）80X86保护模式实验项目
◆32位保护模式下的微机原理实验
1、实模式到保护模式的切换
2、全局描述符及全局描述符表
3、局部描述符及局部描述符表
4、任务内无特权级变换的转移
5、任务内有特权级变换的转移
6、JMP/CALL指令实现任务切换
7、通过中断门转移的中断与异常处理
8、通过陷阱门转移的中断与异常处理
9、通过任务门转移的中断与异常处理
◆32位保护模式下的内存扩展实验
1、无分页机制的内存扩展
2、有分页机制的内存扩展
32位微机原理与接口实验箱采用Intel i386EX嵌入式微处理器作为系统核心，全面支持80X86的16/32位微机原理与接口技术的实验教学，为32位微处理器在微机教学中的运用构建了一个全开放、可开发、易拓展式的实验环境。内外总线均为32位，支持32位I/O和内存读写。
1、开放特性
32位微机原理与接口实验箱采用双核架构，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。
2、总线特性
32位微机原理与接口实验系统开放了总线宽度的动态选择机制，把内存控制“MECS16”和I/O控制“IOCS16”列入用户可定义的范围，为了简化电路连接，系统对这两个输入信号有缺省定义，分别为“32位内存”和“8位输入输出接口”，即当用户扩展32位存储器时可忽略对“MECS16”端的定义与连接；当I/O输入输出接口为8位时也无需考虑对“IOCS16”端的定义与连接。
3、寻址能力
32位微机原理与接口实验系统构建了全覆盖的寻址空间，系统内存可融入仼意段的0~1FFFh，实模式的可寻址范围为16个段的0~1FFFh（其中F000为系统BIOS段），在保护模式以段寄存器作为索引，根据段描述符表定义32位段基址（包括界限及存取权等）与各种寻址方式所确定的32位有效地址相加产生32位内存单元的线性地址，再通过分页部件形成32位物理地址的全覆盖（在没有分页的情况下视32位内存单元的线性地址为其32位物理地址）。当低16位IP大于等于2000h时，系统的寻址目标指向外部存储器扩展空间。
4、扩展能力
32位微机原理与接口实验系统的内存和I/O扩展以字节操作为基准，把32位微处理器的四个“字节允许”信号BE3~BE0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BE3~BE0选通端，使其扩展特性与微机实际应用无缝结合。
5、兼容特性
32位微机原理与接口实验系统的微处理核可分离使用，可选配51PACK单片机内核模块或86PACK十六位微机内核模块，全面支持MCS-51单片机、十六位微机的原理应用与接口扩展实验。
6、安全特性
32位微机原理与接口实验系统引出的扩展总线均由隔离器件驱动，“隔离”设计保障了32位微处理核的安全，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。
7、虚拟仪器
32位微机原理与接口实验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。
8、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。
二、实验内容
（一）80X86实模式实验项目
◆80X86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
（1）十六进制数转换为十进制数
（2） 十进制数转换为十六进制数
3、码制转换实验
（1）ASCII码（数字符）转换为十六进制数
（2）十六进制数转换为ASCII码
（3）ASCII码（数字符）转换为十进制数
（4）十进制数转换为ASCII码
（5）十进制数的ASCII码转换为BCD码
（6）十进制BCD码转换为二进制数
4、运算类编程实验
（1）二进制双精度加法运算
（2）十进制的BCD码减法运算
（3）乘法运算
5、分支程序设计实验
6、循环程序设计实验
（1） 计算S＝1＋2×3＋3×4＋4×5＋…＋N（N＋1）
（2） 求某数据区内负数的个数
7、排序程序设计实验
（1） 气泡排序法
（2）学生成绩名次表
8、子程序设计实验
（1） 求无符号字节序列中的最大值和最小值
（2） 求N！
9、查表程序设计实验
10、INT 21h输入输出程序设计实验
（1） 显示A~Z共26个大写英文字母
（2）INT 21H功能调用示例程序实验
（3）在C语言使用INT 21h功能调用
（4） PC键盘下传实验箱七段码显示
（5）实验箱键盘上传PC屏幕显示
◆80X86微机接口技术及其应用实验
1、存储器扩展实验
2、8237可编程DMA控制器实验
3、8259中断控制器实验
（1）内部8259中断控制器
（2）外部8259中断控制器
4、I/O扩展实验（8位／16位）
5、8255并行口实验
（1）8255 A/B/C口输出方波
（2）8255 PA输入／PB输出
（3）8255控制交通灯
6、8253定时／计数器应用实验
7、8251串行通信应用实验
8、键盘扫描及显示设计实验
（1）8279键盘与显示设计
（2）8255键盘与显示设计
9、A/D模数转换实验
10、D/A数模转换实验
11、LCD 128×64图形液晶实验
12、音频驱动实验
13、 继电器控制实验
14、步进电机控制实验
15、直流电机调速实验
16、DS18B20数字温度传感器实验
17、V/F电压频率转换实验
18、PWM输出实验
19、DS1302实时时钟实验
20、红外遥控实验
◆32位程序设计及其接口技术实验
21、32位数据排序实验
22、32位码制转换实验
23、32位存储器扩展实验
24、8237可编程DMA控制器访问32位存储器的实验
25、32位I/O扩展实验
26、32位LED 16×16点阵显示实验
（二）80X86保护模式实验项目
◆32位保护模式下的微机原理实验
1、实模式到保护模式的切换
2、全局描述符及全局描述符表
3、局部描述符及局部描述符表
4、任务内无特权级变换的转移
5、任务内有特权级变换的转移
6、JMP/CALL指令实现任务切换
7、通过中断门转移的中断与异常处理
8、通过陷阱门转移的中断与异常处理
9、通过任务门转移的中断与异常处理
◆32位保护模式下的内存扩展实验
1、无分页机制的内存扩展
2、有分页机制的内存扩展