專利名稱：通用微機(jī)原理及接口實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，特別是一種幫助學(xué)生學(xué)習(xí)微機(jī)原理及接口軟硬件的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。
目前，學(xué)生在學(xué)習(xí)通用微機(jī)原理及接口的課程時(shí)，其微機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為開放式結(jié)構(gòu)，它主要由PC總線擴(kuò)展卡、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及連接電纜組成，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上有PC總線擴(kuò)展槽、總線信號(hào)引出的插孔排以及發(fā)光二極管顯示單元、單脈沖發(fā)生器、總線驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼顯示單元等微機(jī)常用外圍電路。這種系統(tǒng)為學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)以及科研開發(fā)提供了較好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。但它卻存在以下弊端1、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電源和地線均和計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電源和地線直接相連，一旦發(fā)生短路，則直接影響主機(jī)的安全。2、PC總線擴(kuò)展卡需要插到PC機(jī)的總線槽里，如果PC總線擴(kuò)展卡上信號(hào)線之間或信號(hào)線和電源線相互短路，亦會(huì)影響主機(jī)的安全。3、增加總線和電源的負(fù)載，影響主機(jī)工作的穩(wěn)定性。4、在插拔PC總線卡時(shí)，要打開主機(jī)的機(jī)箱，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程變得復(fù)雜。5、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和PC機(jī)通過近一米長(zhǎng)的68芯電纜線相連，容易造成連接處接觸不良的故障，使得實(shí)驗(yàn)不能正常進(jìn)行。6、必須依賴主機(jī)才可進(jìn)行軟硬件實(shí)驗(yàn)，且某些接口器件如8259A中斷控制器和可編程DMA控制器是利用主機(jī)內(nèi)部的器件，則學(xué)生只能按主機(jī)的約定去使用該器件的剩余功能，無法對(duì)該器件產(chǎn)生全面、直觀的認(rèn)識(shí)和理解，同樣微處理器也是用主機(jī)內(nèi)部的，則學(xué)生對(duì)微處理器更是沒有完整的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)。
本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種可脫機(jī)運(yùn)行、工作穩(wěn)定、可靠，便于學(xué)生全面、直觀了解各接口部件特性的通用微機(jī)原理及接口實(shí)驗(yàn)儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案一種通用微機(jī)原理及接口實(shí)驗(yàn)儀，它包括有中央處理器CPU、時(shí)鐘發(fā)生器IC1、總線驅(qū)動(dòng)器IC2、地址鎖存器IC3、只讀存貯器IC4和靜態(tài)存貯器IC5、IC6，其中總線驅(qū)動(dòng)器IC2通過可編程鍵盤顯示器接口IC7與操作鍵盤M和顯示器N相連，其特征在于時(shí)鐘發(fā)生器IC1的輸出通過大規(guī)模可編程控制器IC8接可編程鍵盤顯示器接口IC7的時(shí)鐘輸入端，總線驅(qū)動(dòng)器IC2輸出的數(shù)據(jù)總線BD同時(shí)與并行輸入輸出口IC9、中斷控制器IC10、數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC12、定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13、串行接口IC14、總線引出插座Z5的各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)端相連，地址鎖存器IC3輸出的地址總線BA與大規(guī)模可編程控制器IC8的輸入端相連，同時(shí)與只讀存貯器IC4、靜態(tài)存貯器IC5、IC6、并行輸入輸出口IC9、定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13、串行接口IC14、總線引出插座Z5相連，大規(guī)模可編程控制器IC8的輸出端19、15、29、28、31、32、17腳分別接只讀存貯器IC4、靜態(tài)存貯器IC5、IC6、定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13、串行接口IC14、可編程鍵盤顯示器接口IC7、中斷控制器IC10的片選端CS，IC8的輸出端37、38、39腳作為擴(kuò)展接口的片選輸出端，IC8的輸出端22、27腳分別接定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13、串行接口IC14、中斷控制器IC10、數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC12、可編程鍵盤顯示器接口IC7和并行輸入輸出口IC9的讀寫控制端，IC8的輸出端21、25腳分別接靜態(tài)存貯器IC5、IC6的讀寫控制端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC12和并行輸入輸出口IC9的片選端分別接有供實(shí)驗(yàn)用的0832CS、0809CS、8255CS插線孔。
本實(shí)用新型采用獨(dú)立的外接電源方式，故工作穩(wěn)定可靠，其本身就帶有微處理器、時(shí)鐘發(fā)生器、只讀存貯器、鍵盤顯示接口和鍵盤顯示器，其實(shí)驗(yàn)部件包括系統(tǒng)總線引出排孔、單脈沖發(fā)生電路、連續(xù)脈沖發(fā)生電路、發(fā)光二極管顯示單元、開關(guān)量輸入單元、分頻電路、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電子音響及其驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼顯示單元、輸入輸出并行口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷控制器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等，還擴(kuò)展了多個(gè)IC通用插座。因此本實(shí)用新型本身就是一個(gè)基本的微機(jī)系統(tǒng)，可以脫機(jī)運(yùn)行，獨(dú)立完成微機(jī)各種軟硬件實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)微機(jī)系統(tǒng)能有全面、直觀、深刻的感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)。同時(shí)可以完成微機(jī)控制實(shí)驗(yàn)，如電機(jī)控制等。本實(shí)用新型采用標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口電路，則也可以根據(jù)需要與主機(jī)聯(lián)機(jī)，此時(shí)本實(shí)用新型和主機(jī)采用串行通信方式相連，減輕了主機(jī)的總線負(fù)載和電源負(fù)載，保護(hù)了主機(jī)的安全運(yùn)行，而且本實(shí)用新型和主機(jī)相連時(shí)，用專用電纜線接插，不需要打開主機(jī)機(jī)箱，操作簡(jiǎn)單方便，連接線用帶護(hù)套的三芯電纜線，兩頭用專用配對(duì)接插件，故能保證可靠連接。


圖1是本實(shí)用新型的微機(jī)部分電原理圖；圖2是本實(shí)用新型的DMA擴(kuò)展板實(shí)驗(yàn)部分電原理圖；圖2是本實(shí)用新型的級(jí)聯(lián)中斷控制板實(shí)驗(yàn)部分電原理圖。
如
圖1-3，本實(shí)用新型中，中央處理器CPU可選用型號(hào)為8088的集成電路，時(shí)鐘發(fā)生器IC1可選用型號(hào)為8284的集成電路，總線驅(qū)動(dòng)器IC2可選用74LS245集成電路，地址鎖存器IC3可選用74LS373集成電路，只讀存貯器IC4可選用27256集成電路，靜態(tài)存貯器IC5、IC6可選用62256集成電路，可編程鍵盤顯示器接口IC7可選用8279集成電路，并行輸入輸出IC9可選用8255集成電路，中斷控制器IC10可選用8259集成電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11可選用DAC0832集成電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC12可選用ADC0809集成電路，定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13可選用8253集成電路，串行接口IC14可選用8251集成電路，大規(guī)?？删幊炭刂破鱅C8可選用1016E-80集成電路，COMS電平轉(zhuǎn)換器IC15可選用TCL232集成電路，串行接口IC14的串行接收端RXD和串行發(fā)送端TXD就通過電平轉(zhuǎn)換器IC15接PC機(jī)的串行接收口和串行發(fā)送口，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀和PC機(jī)的串行連接。
本實(shí)用新型中，總線引出插座Z5的BD數(shù)據(jù)總線通過DMA擴(kuò)展板上的IC16數(shù)據(jù)緩沖接至DMA擴(kuò)展板上IC23和IC22、IC20對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)端口D0-D7?？偩€引出插座Z5的地址總線低8位地址線BA0-BA7通過DMA擴(kuò)展板上IC18接至IC22對(duì)應(yīng)低8位地址線A0-A7，總線引出插座Z5的地址總線高8位地址線BA8-BA15通過DMA擴(kuò)展板上IC17接至IC21、IC20、IC22對(duì)應(yīng)高8位地址線A8-A15，總線引出插座Z5的部分控制線分別接至IC19、IC24的輸入端1A、1B和IC23的輸入端CLK、RST。IC19、IC24的輸出端1Y、2Y分別接至IC21的輸入I1、IC23的/MEMR、IC22的/WE和IC21的輸入端I2、IC23的/MEMW、IC22的/0E端。DMA擴(kuò)展板上的插線孔8237CS、RMACS分別接至IC24的輸入端A、IC21的輸入端I4、IC19的輸入端A、IC21的輸入端I3。IC21的輸出端01、02、03、04分別接至IC20的輸入端0E、IC16的輸入端DIR、IC19的輸入端B和IC18的輸入端B。IC16可選用74LS245，IC17、IC18可選用74LS244，IC21可選用GAL16V8，IC20可選用74LS373，IC24、IC19可選用74LS257，IC23可選用8237A。由此可以組成DMA數(shù)據(jù)直接傳輸系統(tǒng)。
總線引出插座Z5的BD數(shù)據(jù)總線接至級(jí)聯(lián)中斷控制板上的IC25對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)總線D0-D7上。信號(hào)引出插座Z6的信號(hào)線接至IC25對(duì)應(yīng)的信號(hào)線上。IC25的外部輸入信號(hào)IR0-IR7、INT2、8259CS全部通過插線孔引出，用以連接外部信號(hào)。IC25可選用8259A，它與IC10可以組成級(jí)聯(lián)中斷系統(tǒng)。
本實(shí)用新型使用時(shí)，學(xué)生可根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求對(duì)各種接口器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC12、定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13、串行接口IC14、中斷控制器IC10、并行輸入輸出口IC9等等，還可通過總線擴(kuò)展口接其它接口器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
下面以數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11為例進(jìn)一步描述學(xué)生先將IC11的片選端CS引出的插線孔0832CS通過專用導(dǎo)線與大規(guī)?？删幊炭刂破鱅C8輸出端37腳連接，此時(shí)學(xué)生可操作鍵盤M輸入實(shí)驗(yàn)程序，CPU在內(nèi)部軟件控制下通過總線驅(qū)動(dòng)器IC2向數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11的寫輸入端WR送入一個(gè)數(shù)字信號(hào)，IC11將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量，此時(shí)學(xué)生若用萬用表接IC11的輸出端OUT，就可從萬用表上讀出相應(yīng)的模擬量。
若是做模數(shù)轉(zhuǎn)換器ICI2的實(shí)驗(yàn)，按上述步驟操作，就可從顯示器N上讀出數(shù)字量。
同理本實(shí)用新型可做其它各接口器件的實(shí)驗(yàn)。
權(quán)利要求1.一種通用微機(jī)原理及接口實(shí)驗(yàn)儀，它包括有中央處理器CPU、時(shí)鐘發(fā)生器IC1、總線驅(qū)動(dòng)器IC2、地址鎖存器IC3、只讀存貯器IC4和靜態(tài)存貯器IC5、IC6，其中總線驅(qū)動(dòng)器IC2通過可編程鍵盤顯示器接IC7與操作鍵盤M和顯示器N相連，其特征在于時(shí)鐘發(fā)生器IC1的輸出通過大規(guī)?？删幊炭刂破鱅C8接可編程鍵盤顯示器接口IC7的時(shí)鐘輸入端，總線驅(qū)動(dòng)器IC2輸出的數(shù)據(jù)總線BD同時(shí)與并行輸入輸出口IC9、中斷控制器IC10、數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC12、定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13、串行接口IC14、總線引出插座Z5的各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)端相連，地址鎖存器IC3輸出的地址總線BA與大規(guī)?？删幊炭刂破鱅C8的輸入端相連，同時(shí)與只讀存貯器IC4、靜態(tài)存貯器IC5、IC6、并行輸入輸出口IC9、定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13、串行接口IC14、總線引出插座Z5相連，大規(guī)?？删幊炭刂破鱅C8的輸出端19、15、29、28、31、32、17腳分別接只讀存貯器IC4、靜態(tài)存貯器IC5、IC6、定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13、串行接口IC14、可編程鍵盤顯示器接口IC7、中斷控制器IC10的片選端CS，IC8的輸出端37、38、39 腳作為擴(kuò)展接口的片選輸出端，IC8的輸出端22、27腳分別接定時(shí)計(jì)數(shù)器IC13、串行接口IC14、中斷控制器IC10、數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC12、可編程鍵盤顯示器接口IC7和并行輸入輸出口IC9的讀寫控制端，IC8的輸出端21、25腳分別接靜態(tài)存貯器IC5、IC6的讀寫控制端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC11、模數(shù)轉(zhuǎn)換器IC12和并行輸入輸出口IC9的片選端分別接有供實(shí)驗(yàn)用的0832CS、0809CS、8255CS插線孔。
2.按權(quán)利1所述的通用微機(jī)原理及接口實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述總線引出插座Z5的BD數(shù)據(jù)總線通過DMA擴(kuò)展板上的IC16數(shù)據(jù)緩沖接至DMA擴(kuò)展板上IC23和IC22、IC20對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)端口D0-D7，總線引出插座Z5的地址總線低8位地址線BA0-BA7通過DMA擴(kuò)展板上IC18接至IC22對(duì)應(yīng)低8位地址線A0-A7，總線引出插座Z5的地址總線高8位地址線BA8-BA15通過DMA擴(kuò)展板上IC17接至IC21、IC20、IC22對(duì)應(yīng)高8位地址線A8-A15，總線引出插座Z5的部分控制線分別接至IC19、IC24的輸入端1A、1B和IC23的輸入端CLK、RST，IC19、IC24的輸出端1Y、2Y分別接至IC21的輸入I1、IC23的/MEMR、IC22的/WE和IC21的輸入端I2、IC23的/MEMW、IC22的/0E端，DMA擴(kuò)展板上的插線孔8237CS、RMACS分別接至IC24的輸入端A、IC21的輸入端14、IC19的輸入端A、IC21的輸入端I3，IC21的輸出端01、02、03、04分別接至IC20的輸入端OE、IC16的輸入端DIR、IC19的輸入端B和IC18的輸入端B。
3.按權(quán)利1所述的通用微機(jī)原理及接口實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述總線引出插座Z5的BD數(shù)據(jù)總線接至級(jí)聯(lián)中斷控制板上的IC25對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)總線D0-D7上，信號(hào)引出插座Z6的信號(hào)線接至IC25對(duì)應(yīng)的信號(hào)線上，IC25的外部輸入信號(hào)IR0-IR7、INT2、8259CS全部通過插線孔引出，用以連接外部信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種學(xué)習(xí)微機(jī)原理及接口軟硬件的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器,其本身就帶有微處理器、時(shí)鐘發(fā)生器、只讀存貯器、鍵盤顯示接口和鍵盤顯示器,其實(shí)驗(yàn)部件包括系統(tǒng)總線引出排孔、脈沖發(fā)生電路、發(fā)光二極管顯示單元、開關(guān)量輸入單元、分頻電路、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼顯示單元、輸入輸出并行口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷控制器、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器等,還擴(kuò)展了多個(gè)IC通用插座。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2422701SQ00220170
公開日2001年3月7日 申請(qǐng)日期2000年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月30日
發(fā)明者陳菊華, 施江杰 申請(qǐng)人:陳菊華