專利名稱：通用微機原理及接口實驗儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種教學實驗儀器，特別是一種幫助學生學習微機原理及接口軟硬件的教學實驗儀器。
目前，學生在學習通用微機原理及接口的課程時，其微機教學實驗系統(tǒng)為開放式結構，它主要由PC總線擴展卡、實驗平臺及連接電纜組成，在實驗平臺上有PC總線擴展槽、總線信號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、總線驅動電路、數(shù)碼顯示單元等微機常用外圍電路。這種系統(tǒng)為學習微型計算機技術以及科研開發(fā)提供了較好的實驗環(huán)境。但它卻存在以下弊端1、實驗平臺的電源和地線均和計算機內部的電源和地線直接相連，一旦發(fā)生短路，則直接影響主機的安全。2、PC總線擴展卡需要插到PC機的總線槽里，如果PC總線擴展卡上信號線之間或信號線和電源線相互短路，亦會影響主機的安全。3、增加總線和電源的負載，影響主機工作的穩(wěn)定性。4、在插拔PC總線卡時，要打開主機的機箱，使整個實驗過程變得復雜。5、實驗平臺和PC機通過近一米長的68芯電纜線相連，容易造成連接處接觸不良的故障，使得實驗不能正常進行。6、必須依賴主機才可進行軟硬件實驗，且某些接口器件如8259A中斷控制器和可編程DMA控制器是利用主機內部的器件，則學生只能按主機的約定去使用該器件的剩余功能，無法對該器件產(chǎn)生全面、直觀的認識和理解，同樣微處理器也是用主機內部的，則學生對微處理器更是沒有完整的感性認識和理性認識。
本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種可脫機運行、工作穩(wěn)定、可靠，便于學生全面、直觀了解各接口部件特性的通用微機原理及接口實驗儀。
本實用新型的技術解決方案一種通用微機原理及接口實驗儀，它包括有中央處理器CPU、時鐘發(fā)生器IC1、總線驅動器IC2、地址鎖存器IC3、只讀存貯器IC4和靜態(tài)存貯器IC5、IC6，其中總線驅動器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的時鐘輸入端，總線驅動器IC2輸出的數(shù)據(jù)總線BD同時與并行輸入輸出口IC9、中斷控制器IC10、數(shù)模轉換器IC11、模數(shù)轉換器IC12、定時計數(shù)器IC13、串行接口IC14、總線引出插座Z5的各對應數(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、定時計數(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、定時計數(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腳作為擴展接口的片選輸出端，IC8的輸出端22、27腳分別接定時計數(shù)器IC13、串行接口IC14、中斷控制器IC10、數(shù)模轉換器IC11、模數(shù)轉換器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)模轉換器IC11、模數(shù)轉換器IC12和并行輸入輸出口IC9的片選端分別接有供實驗用的0832CS、0809CS、8255CS插線孔。
本實用新型采用獨立的外接電源方式，故工作穩(wěn)定可靠，其本身就帶有微處理器、時鐘發(fā)生器、只讀存貯器、鍵盤顯示接口和鍵盤顯示器，其實驗部件包括系統(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、開關量輸入單元、分頻電路、步進電機及其驅動直流電機及其驅動電子音響及其驅動電路、數(shù)碼顯示單元、輸入輸出并行口、定時計數(shù)器、中斷控制器、A/D和D/A轉換器等，還擴展了多個IC通用插座。因此本實用新型本身就是一個基本的微機系統(tǒng)，可以脫機運行，獨立完成微機各種軟硬件實驗，使學生對微機系統(tǒng)能有全面、直觀、深刻的感性認識和理性認識。同時可以完成微機控制實驗，如電機控制等。本實用新型采用標準串行通信接口電路，則也可以根據(jù)需要與主機聯(lián)機，此時本實用新型和主機采用串行通信方式相連，減輕了主機的總線負載和電源負載，保護了主機的安全運行，而且本實用新型和主機相連時，用專用電纜線接插，不需要打開主機機箱，操作簡單方便，連接線用帶護套的三芯電纜線，兩頭用專用配對接插件，故能保證可靠連接。


圖1是本實用新型的微機部分電原理圖；圖2是本實用新型的DMA擴展板實驗部分電原理圖；圖2是本實用新型的級聯(lián)中斷控制板實驗部分電原理圖。
如
圖1-3，本實用新型中，中央處理器CPU可選用型號為8088的集成電路，時鐘發(fā)生器IC1可選用型號為8284的集成電路，總線驅動器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)模轉換器IC11可選用DAC0832集成電路，模數(shù)轉換器IC12可選用ADC0809集成電路，定時計數(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就通過電平轉換器IC15接PC機的串行接收口和串行發(fā)送口，實現(xiàn)實驗儀和PC機的串行連接。
本實用新型中，總線引出插座Z5的BD數(shù)據(jù)總線通過DMA擴展板上的IC16數(shù)據(jù)緩沖接至DMA擴展板上IC23和IC22、IC20對應數(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擴展板上IC18接至IC22對應低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擴展板上IC17接至IC21、IC20、IC22對應高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)總線接至級聯(lián)中斷控制板上的IC25對應的數(shù)據(jù)總線D0-D7上。信號引出插座Z6的信號線接至IC25對應的信號線上。IC25的外部輸入信號IR0-IR7、INT2、8259CS全部通過插線孔引出，用以連接外部信號。IC25可選用8259A，它與IC10可以組成級聯(lián)中斷系統(tǒng)。
本實用新型使用時，學生可根據(jù)學習內容和學習要求對各種接口器件進行實驗，如數(shù)模轉換器IC11、模數(shù)轉換器IC12、定時計數(shù)器IC13、串行接口IC14、中斷控制器IC10、并行輸入輸出口IC9等等，還可通過總線擴展口接其它接口器件進行實驗。
下面以數(shù)模轉換器IC11為例進一步描述學生先將IC11的片選端CS引出的插線孔0832CS通過專用導線與大規(guī)?？删幊炭刂破鱅C8輸出端37腳連接，此時學生可操作鍵盤M輸入實驗程序，CPU在內部軟件控制下通過總線驅動器IC2向數(shù)模轉換器IC11的寫輸入端WR送入一個數(shù)字信號，IC11將該數(shù)字信號轉換成模擬量，此時學生若用萬用表接IC11的輸出端OUT，就可從萬用表上讀出相應的模擬量。
若是做模數(shù)轉換器ICI2的實驗，按上述步驟操作，就可從顯示器N上讀出數(shù)字量。
同理本實用新型可做其它各接口器件的實驗。
權利要求1.一種通用微機原理及接口實驗儀，它包括有中央處理器CPU、時鐘發(fā)生器IC1、總線驅動器IC2、地址鎖存器IC3、只讀存貯器IC4和靜態(tài)存貯器IC5、IC6，其中總線驅動器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的時鐘輸入端，總線驅動器IC2輸出的數(shù)據(jù)總線BD同時與并行輸入輸出口IC9、中斷控制器IC10、數(shù)模轉換器IC11、模數(shù)轉換器IC12、定時計數(shù)器IC13、串行接口IC14、總線引出插座Z5的各對應數(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、定時計數(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、定時計數(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 腳作為擴展接口的片選輸出端，IC8的輸出端22、27腳分別接定時計數(shù)器IC13、串行接口IC14、中斷控制器IC10、數(shù)模轉換器IC11、模數(shù)轉換器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)模轉換器IC11、模數(shù)轉換器IC12和并行輸入輸出口IC9的片選端分別接有供實驗用的0832CS、0809CS、8255CS插線孔。
2.按權利1所述的通用微機原理及接口實驗儀，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擴展板上的IC16數(shù)據(jù)緩沖接至DMA擴展板上IC23和IC22、IC20對應數(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擴展板上IC18接至IC22對應低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擴展板上IC17接至IC21、IC20、IC22對應高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.按權利1所述的通用微機原理及接口實驗儀，其特征在于所述總線引出插座Z5的BD數(shù)據(jù)總線接至級聯(lián)中斷控制板上的IC25對應的數(shù)據(jù)總線D0-D7上，信號引出插座Z6的信號線接至IC25對應的信號線上，IC25的外部輸入信號IR0-IR7、INT2、8259CS全部通過插線孔引出，用以連接外部信號。
專利摘要本實用新型涉及一種學習微機原理及接口軟硬件的教學實驗儀器,其本身就帶有微處理器、時鐘發(fā)生器、只讀存貯器、鍵盤顯示接口和鍵盤顯示器,其實驗部件包括系統(tǒng)總線引出排孔、脈沖發(fā)生電路、發(fā)光二極管顯示單元、開關量輸入單元、分頻電路、步進電機及驅動電路、數(shù)碼顯示單元、輸入輸出并行口、定時計數(shù)器、中斷控制器、A/D和D/A轉換器等,還擴展了多個IC通用插座。
文檔編號G09B23/00GK2422701SQ00220170
公開日2001年3月7日 申請日期2000年4月30日 優(yōu)先權日2000年4月30日
發(fā)明者陳菊華, 施江杰 申請人:陳菊華