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DICE-CP8086微機原理與計算機組成原理綜合實驗臺
圖片僅供參考，以實物為準
一、產品介紹：
DICE-CP8086微機原理與計算機組成原理綜合實驗臺是我公司新推出的一款功能強、性能好，軟件硬件高的實驗臺，系統電路采用了多片CPLD大大提高了可靠性和功能提升的可能性，軟件提供了詳盡的信息窗口、運行圖表和多類幫助信息，使教學的過程輕松自如。
二、硬件技術參數及配置
（一）計算機組成原理部分參數：
1. 實驗臺包含寄存器組、運算單元、累加器A\暫存器W、直通/左移/右移單元、地址寄存器、程序計數器、堆棧、中斷源、輸入/輸出單元、存儲器單元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、組合邏輯控制器、擴展座、總線插孔區、微動開關/指示燈、邏輯筆、脈沖源、MCS-51智能管理單片機、24個撥碼開關、4*6矩陣鍵盤、字符式LCD、RS232口、USB通訊口等模塊。
2. 實時監視器：單元部件都以計算機結構模型布局，每個寄存器、存儲單元提供兩位LED 數碼管實時顯示當前數據，同時提供 8 位數據指示燈顯示其二進制值。
3. 開放式設計：系統帶有三套指令/微指令系統，用戶自己可以設計新的指令/微指令系統。
4. 運算器和微程序控制器采用CPLD芯片 （Lattice LC4256V）設計，開放下載接口和部分芯片端口，支持用戶二次開發，并提供對應的 Lattice 開發軟件。
5. 系統控制部分采用智能單片機、液晶模塊、4*6 矩陣鍵盤、CPLD 芯片（LatticeLC4256V 和 Lattice 1016E）,實現系統多種控制方式，并能開機自載微指令系統。
6. 存儲器單元部分采用4 片HM6116 芯片存儲指令和微指令。
7. 支持層中斷實驗：用層的器件設計，從微程序層面上學習中斷請求、中斷響應、中斷處理、中斷入口地址的產生、中斷服務程序及中斷返回（RETI）整個過程，需支持用戶通過撥碼開關對中斷地址進行任意設定。不接受采用集成器件 8259 設計的中斷電路。
8. 模型機綜合實驗時，不需要額外連線，系統自動接管各類控制信號和總線，通過矩陣鍵盤和上位軟件控制程序運行，測試程序可以檢測各模塊運行情況。
9. 兩種控制器方式：系統提供兩種控制器方式，即微程序控制器和組合邏輯控制器。
10. 提供三種工作方式：
(1) 手動方式——不連 PC機，通過實驗儀開關輸入信號進行實驗，用LCD及各部件的8個狀態 LED，兩個 LED 數碼管觀察運行狀態和結果，手動進行實驗；
(2) 聯機方式——連 PC 機，通過 WINDOWS 調 試環境及圖形方式進行更為直觀的實驗。在WINDOWS 調試環境中提供了功能強大的邏輯 分析和跟蹤功能，既可以以波形的方式顯示 各邏輯關系，也可在跟蹤器中，觀察到當前 狀態的說明及提示；
(3) 脫機方式——不連 PC 機，通過實驗儀的鍵盤輸入程序、微程序，用 LCD 及各部件的8個狀態 LED，兩個 LED 數碼管觀察運行狀態和結果，手動進行實驗；
11. 提供完善的尋址方式：累加器尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、立即數尋址、存儲器尋址；
12. 提供邏輯分析儀：程序微單步時，通過邏輯分析儀，能夠實時監控數據總線、地址總線、指令總線、時鐘信號、各寄存器、存儲器數據及控制信號的時序圖。
13. 提供豐富的調試手段：具有單步、微單步、運行、暫停等功能。
14. 通過實驗儀或PC 機鍵盤,在線動態修改寄存器、程序/微程序計數器、程序/微程序存貯器的內容。
15. 支持子程序調用、返回，支持CISC指令系統、RISC 精簡指令系統、指令流水線等指令系統實驗。
16. 系統總線、地址總線、控制線均需在總線接口區引出，并設計40 芯鎖緊插座，供用戶進行 RAM、8251、8255、8253、8259 等接口器 件的擴展實驗。
17. 具有系統自動檢測功能，能精確顯示故障位置。
18. 支持USB 通訊連接，可以適應筆記本，臺式機等多種機型，運行環境為Windows2000/XP/Win7/Win8/WIN10 32 或 64 位 系統。
19. 實驗臺PCB厚度2mm,面板采用黑底 白字絲印，每個模塊單元用總線連接，構畫出完整的 CPU 圖形結構、便于學生識別理解和觀 察數據。
（二）微機原理部分參數：
1. 實驗平臺采用INTEL8088(兼容8086)系統，所有系統資源，8位數據線，16位地址線，讀寫等控制信號全部引出對用戶開放。
2. 實驗臺需采用CPLD可編程邏輯器件作為鎖存譯碼單無，存儲單元部分至少提供2片64K程序存儲器，2片32K數據存儲器。
3. 實驗臺需提供“實驗模塊擴展”接口，并支持提供豐富的傳感器模塊資源包，使得我們設計的微機接口系統與實際應用更加貼切，更加智能。
4. 提供USB和RS232兩種通訊接口 ，通過上位軟件聯機可實現在線仿真、調試和開發程序。
5. 系統需配有管理監控程序，在無PC機連接狀態下，系統自動切換到脫機管理狀態，用戶可通過實驗臺矩陣鍵盤輕松調用EPROM中的實驗程序脫機運行實驗。方便老師在教學初期進行實驗的驗證和演示，方便對模塊進行快速測試。
6. 實驗臺至少需提供一組單脈沖電路，可同時輸出正負兩個脈沖，脈沖幅值為TTL電平，具有消抖功能。并提供8組固定頻率脈沖。
7. 實驗臺PCB厚度不小于2mm, 面板采用黑底白字絲印。。
8. 實驗臺需至少提供以下實驗模塊:
(1) USB通訊接口
(2) 譯碼、鎖存單元
(3) 擴展ROM（64K）、擴展RAM（64K）
(4) 擴展模塊區（可擴展傳感器等新型模塊）
(5) RS232串行通訊口
(6) 8251實驗模塊
(7) 8253實驗模塊
(8) 8279實驗模塊
(9) 8237實驗模塊
(10) 8259實驗模塊
(11) 8255實驗模塊
(12) 8155實驗模塊
(13) 4*6矩陣鍵盤模塊
(14) 6位動態數碼管實驗模塊
(15) 8位LED發光二極管輸出模塊
(16) 8位開關量輸入模塊（撥碼開關）
(17) 8位開關量輸入模塊（按鈕開關）
(18) 16*16點陣實驗模塊
(19) 128*64液晶顯示模塊
(20) 直流電源模塊（提供+5V、+12V、-12V）
(21) I/O口擴展模塊（74LS244、74LS273）
(22) 蜂鳴器模塊
(23) 射極跟隨器實驗模塊
(24) 單脈沖與固定時鐘模塊
(25) 并行A/D轉換模塊（ADC0809）
(26) 并行D/A轉換模塊(DAC0832)
(27) 可調電壓模塊
(28) 音頻功放模塊（LM386）
(29) 繼電器模塊
(30) 直流電機模塊（帶霍爾傳感器）
(31) 四相步進電機模塊（帶驅動電路）
(三）配套實驗仿真軟件（整個實驗室配置1套，招標現場需提供演示視頻）
(1) 仿真軟件需配套USB接口數據采集卡，16組數字量輸入、16組數字量輸出，帶驅動模塊；
(2) 仿真軟件需提供連線自動撿測功能，能自動檢測USB接口數據采集卡各端口的通斷情況；
(3) 仿真軟件需提供數字邏輯分析儀功能，至少能同時對8路數字信號進行跟蹤分析，并實時顯示邏輯功能時序圖；
(4) 仿真軟件需能夠帶有豐富的互動性。軟件在電腦屏幕上可構建虛擬環境，再現工業現場中的各種復雜場景。
(5) 仿真軟件窗口有虛擬環境仿真區、輸入輸出端顯示區，下位機進行操作時上位機軟件可以實時做出反應；
(6) 軟件必須為簡體中文版界面，方便操作；
(7) 仿真軟件需至少完成以下十二個仿真實驗項目：
交通信號燈的自動控、機器人自動掃地雷、加工中心刀庫捷徑方向選擇控制、四層電梯的控制、舞臺藝術燈飾的控制、LED數碼管顯示控制實驗、液體混合裝置的自動控制、水塔水位自動控制、四級傳送帶的模擬運行、郵件分揀系統的模擬運行、數字邏輯分析儀實驗、溫度壓力實驗。
(四）智測系統（整個實驗室配置1套，招標現場需提供演示視頻）
(1) 智測系統可以測量電阻、電容、二極管、三極管、可控硅、電感、MOS管等多種模擬元器件，能夠顯示器件對應阻容感值，能自動判別引腳、自動量程測試，能判斷器件類型，引腳極性及放大倍數等；
(2) 智測系統可以測量常用74系列TTL電平芯片、CD系列COMS電平芯片，支持1500多款IC集成器件，不需要輸入芯片型號，即能自動完成識別芯片、測試及顯示結果等功能；
(3) 智測系統可以測量LED顯示器件，包括LED發光二極管、LED數碼管和LED點陣塊； 測試LED顯示器件時不用考慮器件引腳排列順序，共陽還是共陰等，只要把所有引腳都插入測試插座就可以了。按下測試按鈕后，點亮被測器件的所有完好筆段和像素，可以很直觀地通過目測判斷有無壞點、管芯亮度和亮度均勻性。
(4) 智測系統可以測量常用的放大器芯片、比較器芯片、時基電路芯片、驅動器芯片、光電偶合芯片；
(5) 電阻測量的分辨率是0.1歐姆，測量值50M歐姆;
(6) 電感測量的范圍是0.1mH~20H;
(7) 電容測量的分辨率是1pF,量程25pF~100mF，顯示電容ESR值;
(8) 二極管測量，顯示二極管正確的方向符號，顯示正向壓降值；
(9) 三極管測量，自動檢測NPN和PNP晶體管，顯示三極管的放大系數HFE和三極管的基極和發射極電壓Ube值，顯示三極管的引腳名和對應標號。
(10) MOS管測量，可以顯示MOS管的閾值電壓和柵極電容值;
(11) 測試儀操作簡單，無需復雜操作和設置，只需要按說明放置好待測器件，一鍵按鈕操作，即可顯示測試結果；
(12) 常規器件和芯片測試的時間為0.5~2秒鐘，只有電容和電感測量會需要較長的時間。
(13) 實驗室配置這套測試儀，可以方便老師和學生在平時實驗和維護時，檢測判斷芯片和常規的器件的好壞，以便及時更換，提高實驗箱使用效率，方便實驗室管理和維護。
三、實驗桌及電源配置
1. 實驗桌：采用臺體材料為下部是鋁合金材料，上部是鐵質密紋噴塑，留有電腦主機柜，四腳有滑輪，可移動可固定，臺體參考尺寸1200×700×1200，以實物為準
2. 電源技術指標
(1) 輸入電源：單相三線，交流220V±10%，50HZ
(2) 裝置容量：≦1.5KVA
(3) 工作環境：溫度-10°C ～ +40°C,相對濕度85%（25C）
(4) 安全保護：接地保護，漏電保護（動作電流＜30mA），過載保護
四、實驗項目
（一）計算機組成原理部分實驗項目
?。?）寄存器實驗
實驗1：A，W 寄存器實驗
實驗2：R0，R1，R2，R3 寄存器實驗
實驗3：MAR 地址寄存器，ST 堆棧寄存器，OUT輸出寄存器
?。?）運算器實驗（加、減、或、與、帶進位加、帶進位減、A取反、A輸出，共8種運算。）
?。?）數據輸出實驗/移位門實驗
實驗1：數據輸出實驗
實驗2：移位實驗（位左移；位右移）
?。?）微程序計數器UPC 實驗
實驗1：uPC 加一實驗
實驗2：uPC 打入實驗
?。?）PC 實驗
實驗1：PC 加一實驗
實驗2：PC 打入驗
?。?）存儲器EM 實驗
實驗1：PC/MAR 輸出地址選擇
實驗2：存儲器EM 寫實驗
實驗3：存儲器EM 讀實驗
實驗4：存儲器打入IR指令寄存器/uPC實驗
實驗5：使用實驗儀小鍵盤輸入EM
?。?）微程序存儲器UM 實驗
實驗1：微程序存儲器uM 讀出
實驗2：使用實驗儀小鍵盤輸入uM
?。?）中斷實驗
（9）模型機綜合實驗（微程序控制器）
實驗1：數據傳送實驗/輸入輸出實驗
實驗2：數據運算實驗（加/減/與/或）
實驗3：移位/取反實驗
實驗4：轉移實驗
實驗5：調用實驗
實驗6：中斷實驗
實驗7：指令流水實驗
實驗8：RISC 模型機
（10）組合邏輯控制
實驗1：組合邏輯控制器
實驗2：用CPLD實現運算器功能
（11）設計指令/微指令系統
（12）模型機擴展實驗
擴展實驗一：用8255 擴展I/O 端口實驗
擴展實驗二：用8253 擴展定時器試驗
注：實驗（1）～（8）為手動微代碼控制，（9）～（12）為微程序或組合邏輯控制。
（二）微機原理部分實驗項目
軟件實驗（標配）
(1) 二進制多位加法實驗
(2) 二進制轉換為BCD碼實驗
(3) BCD碼轉換為二進制碼
(4) 十進制數的BCD碼相減運算
(5) 內存清零實驗
(6) 數碼顯示實驗
(7) 求數和小數
(8) 數據塊傳送實驗
(9) 分支程序設計
硬件實驗（標配）
(10) ADC0809轉換實驗
(11) DAC0832轉換實驗（一）
(12) DAC0832轉換實驗（二）
(13) 8255A并行口實驗（一）
(14) 8255A并行口實驗（二）
(15) 8253定時器/計數器實驗
(16) 8259單級中斷控制器實驗
(17) RS232串行口發送實驗（雙機通訊）
(18) RS232串行口接收實驗（雙機通訊）
(19) 小直流電機調速實驗
(20) 步進電機控制實驗
(21) 繼電器控制實驗
(22) 存貯器讀寫實驗
(23) 電子琴實驗（帶音頻功放模塊）
(24) 簡單I/O口擴展實驗
(25) 8251可編程通訊接口和PC機通訊
(26) 16*16 LED點陣顯示實驗
(27) 128*64 LCD液晶顯示實驗
(28) 8237 DMA傳送實驗
(29) 8279 鍵盤顯示實驗
(30) 8155模塊實驗
(31) 射極跟隨器實驗
(32) LED數碼管顯示實驗
(33) PWM脈沖寬度調制實驗
五、提供實驗室管理系統(招標現場需提供演示視頻)
?。ㄒ唬┱w需求
隨著高校管理變革的逐步推進，使用計算機網絡進行實驗室管理成為了必然。實驗室建設的進一步規范化和復雜化迫切需要用計算機來實現實驗教學、開放的全過程自動化，以簡化我們的工作，加強實驗室主管部門對設備和材料的計劃、采購、使用和維修的宏觀控制和管理。
?。?）實現開放式統一管理運行模式。
實驗室實行開放式運行模式，在時間、資源、管理方式和服務等方面開放。根據學校教學科研計劃，通過實驗室管理系統統一安排教學實驗、科研性實驗和自主性實驗計劃，限度提高實驗室的有效利用率。
?。?）提高管理水平，滿足師生各類實驗需求。
通過校園網向全校師生提供開放式的平臺，各級用戶可以隨時瀏覽實驗室管理系統主頁，查詢實驗室的使用情況，并可和實驗管理人員實時交流。校外用戶通過網絡在本系統內注冊申請，經管理員審核通過后，可查詢或預約實驗室的使用，充分提高實驗室的利用率，擴大社會效益。系統管理員可根據需要給相應高端用戶授權，使這些用戶可以根據實驗計劃自行對實驗的使用進行預約，充分保證重要的實驗和科研項目的順利進行，又給師生提供了的方便。實驗管理員也可以通過網絡了解各實驗中心的實驗室，人員，工位，設備使用情況，并及時進行維護和管理。
?。?）量化實驗室工作量，提供實驗技術人員工作考核的有效依據。
根據實驗室綜合管理系統的相關運行數據，可以做到均衡分配實驗工作量，改革實驗室人員的管理體制和分配機制，為衡量實驗人員的工作業績提供有效、科學、準確的依據。根據實驗教學和科研實驗計劃的需求，合理劃撥管理經費津貼到實驗室，調動管理人員的工作積極性以保障實驗室的開放、提高實驗室利用率、使實驗人員工作業績和收入上形成良性循環。
?。?）及時準確提供實驗室運行的各項數據，給實驗室的建設提供依據。
實驗室綜合管理系統可以對實驗室的開放、使用率、實驗設備的各項數據、設備的使用情況自動做出統計，這樣，管理人員可以充分了解需求，給今后實驗室的規劃和建設提供準確的依據，避免建設和管理的脫節，有效利用學校的建設資金。
?。ǘ┨攸c及功能概述
實驗室是高等學校的重要組成部分，是辦好高校的基本條件之一，高校實驗室管理是確保高等學校實驗教學、科學研究、技術開發、資產管理的一項重要工作。隨著建設速度和投入力度的加大，實驗室規模不斷擴大，實驗室內設備的種類和數量也不斷增加，實驗室的使用頻率和使用人次也在增加。實驗室的教學、資產和人員等管理工作給管理人員帶來了巨大的壓力和工作強度。
高校實驗室智能管理系統能很好的減輕管理人員的工作量，提升工作效率。管理人員可以通過這套管理系統了解實驗室使用狀況，對實驗設備等固資產進行管理、發布通知、課程管理、設備保修、查看維修狀態和實驗室預約等等。使用教師則可以通過這套系統進行查看通知、預約實驗室、借用實驗設備、課程管理等。統一使用還能促進各學院間的實驗資源共享。
?。ㄈ?、系統基本層次結構
系統采用多層架構，層次結構圖如下：
?。?）后臺數據層：
用于存儲、查詢實驗室管理系統所需的各種數據，這些數據包括：用戶基本信息，實驗室基本信息，預約選課信息，實驗刷卡記錄，系統基本信息，系統日志等。支持SQL Server數據庫。
?。?）中間業務層：
用于處理應用層的各種請求，對各種請求進行權限檢查，并將處理結果返回應用層。該層由數據庫訪問接口、綜合前置服務、通信接口、智能卡讀寫接口四部分組成。
?。?）數據庫訪問接口：由綜合前置服務調用，用于實現對數據的存取，設計該接口的目的在于實現綜合前置服務與數據庫系統的無關系，亦即對數據庫系統透明。
?。?）綜合前置服務：處理前臺應用的各種請求和邏輯運算，隔離數據庫系統與前臺應用系統以保障核心數據安全。
?。?）通信接口：基于TCP/IP協議開發，通過自定義協議包與AES動態傳輸加密算法保證數據傳輸的安全性。服務器端采用Microsoft新的通信模型(完成端口模型)以保證數據傳輸的快捷和準確。支持數據校驗和重發機制。通信接口實現了數據傳輸的安全、快捷，準確。
?。?）前臺應用層：
實現人機對話，根據不同的應用開發不同的應用系統，支持個性化開發。
(1) 教師/學生可以使用用戶管理功能，能修改和查看自己的信息；可以使用實驗課程與設備管理功能，詢實驗課程和相關信息，預約實驗室；可以使用設備借用管理功能，查詢設備借用情況。
(2) 管理員工作流程：管理員是系統內置用戶，輸入用戶名和密碼，經過系統校驗登陸系統，進入主頁。
(3) 管理員可以進行用戶管理、實驗室管理、設備借用管理、設備維修管理、實驗課程與設備管理、通知管理和系統報表。
(4) 系統基本層次結構需包含：后臺數據層、中間業務層、數據庫訪問接口、綜合前置服務、TCP/IP協議通信接口、前臺應用層。
智能管理系統需包含以下七大功能，分別是通知管理、用戶管理、實驗室管理、實驗室課程與設備管理、設備借用管理、設備維修管理和報表統計功能。
