本實(shí)用新型屬于電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種虛擬數(shù)字接口芯片卡。

背景技術(shù)：

微機(jī)原理是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程。在進(jìn)行微機(jī)原理教學(xué)時，所采用的教學(xué)系統(tǒng)主要包括微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱和匹配的接口芯片卡。其工作原理為：接口芯片卡通過各類連接線纜與微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱的對應(yīng)接口連接，從而對微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部的電路器件進(jìn)行操控，進(jìn)行特定的實(shí)驗(yàn)。

上述方法存在的主要問題為：根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的不同，微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱所具有的有效接口數(shù)量會發(fā)生變化，而現(xiàn)有的同一個接口芯片卡所具有的接口數(shù)量是固定不變的，因此，當(dāng)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱的有效接口數(shù)量大于某種規(guī)格的接口芯片卡的接口數(shù)量時，接口芯片卡無法與微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱連接，由此導(dǎo)致無法進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。因此，常常需要針對每種微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱的有效接口數(shù)量，購買對應(yīng)接口數(shù)量的接口芯片卡，從而加重了教學(xué)負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種虛擬數(shù)字接口芯片卡，可有效解決上述問題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型提供一種虛擬數(shù)字接口芯片卡，包括中央處理器、電平轉(zhuǎn)換電路、n個數(shù)字量I/O接口、m個控制接口、擴(kuò)展接口、通訊電路、指示燈驅(qū)動電路、工作狀態(tài)指示燈、串行外圍設(shè)備接口總線和存儲電路；其中，n和m均為自然數(shù)；

所述中央處理器通過所述電平轉(zhuǎn)換電路分別與各個所述數(shù)字量I/O接口、所述控制接口和所述擴(kuò)展接口連接；其中，所述數(shù)字量I/O接口用于與微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱的對應(yīng)數(shù)字量I/O接口連接；所述控制接口用于與微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱的對應(yīng)控制接口連接；所述擴(kuò)展接口用于與另一個虛擬數(shù)字接口芯片卡的擴(kuò)展接口連接；

所述中央處理器通過所述通訊電路與上位機(jī)通訊連接；所述中央處理器通過所述串行外圍設(shè)備接口總線與所述上位機(jī)連接；所述中央處理器通過所述指示燈驅(qū)動電路與所述工作狀態(tài)指示燈連接；所述中央處理器還與所述存儲電路連接。

優(yōu)選的，n為8個；m為3個。

優(yōu)選的，還包括隔離電路；所述中央處理器通過所述隔離電路連接到所述通訊電路。

優(yōu)選的，所述電平轉(zhuǎn)換電路為5V到3.3V的轉(zhuǎn)換芯片。

本實(shí)用新型提供的虛擬數(shù)字接口芯片卡具有以下優(yōu)點(diǎn)：

虛擬數(shù)字接口芯片卡具有擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)，可靈活串聯(lián)組合多個虛擬數(shù)字接口芯片卡，從而擴(kuò)展虛擬數(shù)字接口芯片卡的接口數(shù)量，滿足不同的實(shí)驗(yàn)需求，由于不需要購置多種芯片，從而降低了教學(xué)成本。還具有使用安全性高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的虛擬數(shù)字接口芯片卡的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提供一種虛擬數(shù)字接口芯片卡，參考圖1，包括中央處理器、電平轉(zhuǎn)換電路、n個數(shù)字量I/O接口、m個控制接口、擴(kuò)展接口、通訊電路、指示燈驅(qū)動電路、工作狀態(tài)指示燈、串行外圍設(shè)備接口總線和存儲電路；其中，n和m均為自然數(shù)，具體數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求靈活設(shè)置，例如，n為8個；m為3個。

中央處理器通過電平轉(zhuǎn)換電路分別與各個數(shù)字量I/O接口、控制接口和擴(kuò)展接口連接；其中，數(shù)字量I/O接口用于與微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱的對應(yīng)數(shù)字量I/O接口連接；控制接口用于與微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱的對應(yīng)控制接口連接；擴(kuò)展接口用于與另一個虛擬數(shù)字接口芯片卡的擴(kuò)展接口連接；

中央處理器通過通訊電路與上位機(jī)通訊連接，為保證通訊安全性，可設(shè)置隔離電路，中央處理器通過隔離電路連接到通訊電路；中央處理器通過串行外圍設(shè)備接口總線與上位機(jī)連接；中央處理器通過指示燈驅(qū)動電路與工作狀態(tài)指示燈連接；中央處理器還與存儲電路連接。

可見，對于本實(shí)用新型提供的虛擬數(shù)字接口芯片卡，設(shè)置有用于與另一個虛擬數(shù)字接口芯片卡連接的擴(kuò)展接口，因此，當(dāng)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱所具有的有效接口數(shù)量大于某一個虛擬數(shù)字接口芯片卡的接口數(shù)量時，例如，微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱所具有的有效接口數(shù)量為10個，而虛擬數(shù)字接口芯片卡A的接口數(shù)量為5個時，可將虛擬數(shù)字接口芯片卡A通過擴(kuò)展接口與另一個虛擬數(shù)字接口芯片卡B連接，而虛擬數(shù)字接口芯片卡B具有的接口數(shù)量為5個，因此，虛擬數(shù)字接口芯片卡A和虛擬數(shù)字接口芯片卡B所具有的接口數(shù)量為10個，從而可與微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱連接，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。因此，虛擬數(shù)字接口芯片卡具有擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)，可靈活串聯(lián)組合多個虛擬數(shù)字接口芯片卡，從而擴(kuò)展虛擬數(shù)字接口芯片卡的接口數(shù)量，滿足不同的實(shí)驗(yàn)需求。

本實(shí)用新型中，由于通常的微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱的工作電壓為5V，而虛擬數(shù)字接口芯片卡的中央處理器的工作電壓為3.3V，因此，設(shè)置電平轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)二者的正常連接。

通過設(shè)置工作狀態(tài)指示燈，可實(shí)時指示虛擬數(shù)字接口芯片卡的工作狀態(tài)，方便學(xué)生觀察，使整個實(shí)驗(yàn)過程更加清晰明了。

通過設(shè)置隔離電路，將通訊電路在物理上隔離開來，在通訊電路出現(xiàn)短路等問題時，保護(hù)本芯片卡的其他部分，從而提高整個虛擬數(shù)字接口芯片卡的工作安全性。

本實(shí)用新型，通過上述硬件結(jié)構(gòu)，即可解決現(xiàn)有技術(shù)的相關(guān)缺陷，提高虛擬數(shù)字接口芯片卡的擴(kuò)展性。然后，在上述硬件電路的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上，還可以進(jìn)行以下改進(jìn)，從而進(jìn)一步提高虛擬數(shù)字接口芯片卡的功能性。

具體功能為：本實(shí)用新型芯片卡的總體結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型的虛擬數(shù)字接口芯片卡，包括中央處理器、電平轉(zhuǎn)換電路、n個數(shù)字量I/O接口、m個控制接口、擴(kuò)展接口、通訊電路、指示燈驅(qū)動電路、工作狀態(tài)指示燈、串行外圍設(shè)備接口總線和存儲電路；存儲電路采用固化存儲電路；相比傳統(tǒng)的數(shù)字接口芯片電路，本實(shí)用新型增加了固化存儲電路、工作狀態(tài)指示燈和與上位機(jī)通訊電路及隔離電路結(jié)構(gòu)。中央處理器內(nèi)存儲有虛擬數(shù)字接口芯片的核心程序，通過與上位機(jī)的通訊電路，可讀取到使用者需要虛擬的芯片型號；然后，中央處理器根據(jù)芯片型號，通過串行外圍設(shè)備接口總線，從上位機(jī)下載所需芯片的邏輯模型，進(jìn)而得到虛擬的數(shù)字接口芯片。然后，中央處理器根據(jù)虛擬到的數(shù)字接口芯片，通過數(shù)字量I/O接口和控制接口與微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)箱通訊，實(shí)現(xiàn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。此外，可將工作日志儲存在固化存儲電路中。另外，在虛擬數(shù)字接口芯片卡上增加與上位機(jī)的通訊電路，可以在試驗(yàn)過程中，實(shí)時改變虛擬數(shù)字接口芯片的類型，具有使用靈活的優(yōu)點(diǎn)。在芯片卡上設(shè)置隔離電路，保證在學(xué)生產(chǎn)生誤操作時可以保護(hù)其他設(shè)備的安全；本芯片卡體積小，可與所匹配教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱的接口兼容。在芯片卡使用過程中，中央處理器根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)控制工作狀態(tài)指示燈的狀態(tài)，讓使用者方便地了解芯片卡的工作狀態(tài)。

舉例說明如下：中央處理器通過串行外圍設(shè)備接口總線下載了包涵數(shù)字接口芯片8255A以及數(shù)字接口芯片8251A邏輯模型，之后通過與上位機(jī)通訊電路的通訊，接收到上位機(jī)發(fā)送來的指令，例如，“虛擬8255A”；然后，中央處理器加載芯片8255A的邏輯模型，并作用于輸入輸出端口，完成虛擬8255A的任務(wù)，其中，中央處理器將從接通電源開始產(chǎn)生的一系列系統(tǒng)運(yùn)行日志存儲到固化存儲電路中，在使用者需要時，可以通過與上位機(jī)通訊電路發(fā)送指令，來調(diào)取任務(wù)日志；同時，還會根據(jù)中央處理器的工作狀態(tài)來控制工作狀態(tài)指示燈的閃爍、亮、滅等狀態(tài)。

在虛擬芯片8255A時，如果接到上位機(jī)的虛擬8251A的命令，中央處理器則會重新加載芯片8251A的邏輯模型，改變芯片卡所虛擬的芯片類型。

可見，本實(shí)用新型中，中央處理器通過上位機(jī)的指令，或下載新的數(shù)字接口芯片邏輯模型便可虛擬多種不同型號的數(shù)字接口芯片，實(shí)現(xiàn)了“以一代多”，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所需的多種芯片整合到一張芯片卡中，可以減少實(shí)驗(yàn)成本，也使實(shí)驗(yàn)過程更加簡潔明了。

本實(shí)用新型提供的虛擬數(shù)字接口芯片卡具有以下優(yōu)點(diǎn)：

虛擬數(shù)字接口芯片卡具有擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)，可靈活串聯(lián)組合多個虛擬數(shù)字接口芯片卡，從而擴(kuò)展虛擬數(shù)字接口芯片卡的接口數(shù)量，滿足不同的實(shí)驗(yàn)需求，由于不需要購置多種芯片，從而降低了教學(xué)成本。還具有使用安全性高的優(yōu)點(diǎn)。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。