計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)

1、1清華大學(xué)電子工程系清華大學(xué)電子工程系2004年春年春2 授課教師授課教師主講教師：馬洪兵主講教師：馬洪兵 輔導(dǎo)教師：李宇輔導(dǎo)教師：李宇 杭大明杭大明 馬桂林馬桂林 3課程性質(zhì)與教學(xué)目標(biāo)課程性質(zhì)與教學(xué)目標(biāo)!計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)是與是與微機(jī)原理微機(jī)原理相配套的實(shí)相配套的實(shí)驗(yàn)課程，主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為應(yīng)用典型可編程接口芯片和驗(yàn)課程，主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為應(yīng)用典型可編程接口芯片和數(shù)字電子技術(shù)進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)進(jìn)行I/O接口設(shè)計(jì)。接口設(shè)計(jì)。!微機(jī)原理微機(jī)原理是電子工程系的主干技術(shù)基礎(chǔ)課之是電子工程系的主干技術(shù)基礎(chǔ)課之一，該課程的工程實(shí)踐性較強(qiáng)，有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和基本一，該課程的工程實(shí)踐性較強(qiáng)，有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和基本原

2、理單靠課堂教學(xué)是很難深刻理解的，實(shí)驗(yàn)在整個(gè)教原理單靠課堂教學(xué)是很難深刻理解的，實(shí)驗(yàn)在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中具有十分重要的地位和作用。學(xué)環(huán)節(jié)中具有十分重要的地位和作用。4!計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)在一定程度上是對(duì)在一定程度上是對(duì)微機(jī)原微機(jī)原理理課堂教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充、延伸和深化，希望通過(guò)本課堂教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充、延伸和深化，希望通過(guò)本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，提高學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)應(yīng)用理論知識(shí)獨(dú)立分析解決實(shí)生實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)應(yīng)用理論知識(shí)獨(dú)立分析解決實(shí)際工程問(wèn)題的基本技能。際工程問(wèn)題的基本技能。!通過(guò)本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生應(yīng)掌握典型可編程接通過(guò)

3、本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生應(yīng)掌握典型可編程接口芯片在口芯片在I/O接口電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，掌握設(shè)計(jì)與調(diào)試接口電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，掌握設(shè)計(jì)與調(diào)試微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本方法，養(yǎng)成利用計(jì)算機(jī)硬微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本方法，養(yǎng)成利用計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和編程手段分析、解決實(shí)際工程問(wèn)題的意識(shí)。件技術(shù)和編程手段分析、解決實(shí)際工程問(wèn)題的意識(shí)。課程性質(zhì)與教學(xué)目標(biāo)課程性質(zhì)與教學(xué)目標(biāo)5教材仇玉章、馮一兵，仇玉章、馮一兵，32位微型計(jì)算機(jī)原理與位微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，清華大學(xué)出版社，接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，清華大學(xué)出版社，2000.7參考書(shū)任何一本任何一本微機(jī)原理微機(jī)原理教材教材6考核方式 考查四次實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)∷阈g(shù)平均71

4、實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹1如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)須知實(shí)驗(yàn)須知8實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹TPC-1型微機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一塊PC總線驅(qū)動(dòng)卡，一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱及一根本60芯扁平電纜構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)箱通過(guò)扁平電纜和PC總線驅(qū)動(dòng)卡與IBM PC機(jī)相連。9實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹系微機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室有新型實(shí)驗(yàn)箱和舊型實(shí)驗(yàn)箱兩系微機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室有新型實(shí)驗(yàn)箱和舊型實(shí)驗(yàn)箱兩種，兩者的主要區(qū)別：種，兩者的主要區(qū)別：新型實(shí)驗(yàn)箱上增設(shè)了一個(gè)電源控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控新型實(shí)驗(yàn)箱上增設(shè)了一個(gè)電源控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制實(shí)驗(yàn)箱帶電與否制實(shí)驗(yàn)箱帶電與否舊型的實(shí)驗(yàn)箱上無(wú)電源開(kāi)關(guān)舊型的實(shí)驗(yàn)箱上

5、無(wú)電源開(kāi)關(guān),舊型實(shí)驗(yàn)箱的帶電舊型實(shí)驗(yàn)箱的帶電與否由與之相連的計(jì)算機(jī)電源開(kāi)關(guān)控制與否由與之相連的計(jì)算機(jī)電源開(kāi)關(guān)控制計(jì)算計(jì)算機(jī)帶電機(jī)帶電,舊型實(shí)驗(yàn)箱即帶電舊型實(shí)驗(yàn)箱即帶電,計(jì)算機(jī)斷電計(jì)算機(jī)斷電,舊型實(shí)驗(yàn)舊型實(shí)驗(yàn)箱即斷電箱即斷電.10實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)箱上由公共控制電路、輔助電路和接口實(shí)驗(yàn)電路三部實(shí)驗(yàn)箱上由公共控制電路、輔助電路和接口實(shí)驗(yàn)電路三部分組成分組成接口實(shí)驗(yàn)電路接口實(shí)驗(yàn)電路8255、8253、8251、DAC0832、ADC0809等微等微機(jī)常用外圍電路接口芯片機(jī)常用外圍電路接口芯片電平開(kāi)關(guān)、數(shù)碼顯示管、發(fā)光二極管等輸入輸電平開(kāi)關(guān)、數(shù)碼顯示管、發(fā)光二極管等輸入輸出備出備輔助電路輔助

6、電路24鍵小鍵盤(pán)、鍵小鍵盤(pán)、 8MHz方波發(fā)生器、分頻方波發(fā)生器、分頻器、面包板等器、面包板等公共控制電路公共控制電路I/O片選譯碼、總線驅(qū)動(dòng)電路片選譯碼、總線驅(qū)動(dòng)電路各部分電路可單獨(dú)使用，也可靈活組合各部分電路可單獨(dú)使用，也可靈活組合11實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹總線驅(qū)動(dòng)電路：總線驅(qū)動(dòng)電路：P.19將將ISA總線信號(hào)加以驅(qū)動(dòng)后經(jīng)扁平電纜引到實(shí)驗(yàn)箱總線信號(hào)加以驅(qū)動(dòng)后經(jīng)扁平電纜引到實(shí)驗(yàn)箱上，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)箱上產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)后接入上，同時(shí)將實(shí)驗(yàn)箱上產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)后接入ISA總線總線12實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹總線驅(qū)動(dòng)電路總線驅(qū)動(dòng)電路13實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹I/O片選譯碼電路片選譯碼電路P.211

7、4實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹8MHz方波發(fā)生器方波發(fā)生器P.2215實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹分頻器電路分頻器電路P.2216實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹電平開(kāi)關(guān)電平開(kāi)關(guān)P.2317實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹發(fā)光二極管發(fā)光二極管P.2418實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹實(shí)驗(yàn)箱中，大部分的實(shí)驗(yàn)電路在出廠時(shí)均已固定，每片實(shí)驗(yàn)箱中，大部分的實(shí)驗(yàn)電路在出廠時(shí)均已固定，每片實(shí)驗(yàn)用的芯片只在其附近留出少量的信號(hào)插孔供實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)用的芯片只在其附近留出少量的信號(hào)插孔供實(shí)驗(yàn)時(shí)用，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要將相應(yīng)插孔用單股導(dǎo)線相連即可。用，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要將相應(yīng)插孔用單股導(dǎo)線相連即可。19如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)1. 重視方案設(shè)計(jì)重視方案

8、設(shè)計(jì)2. 完成硬件連線完成硬件連線3. 編制實(shí)驗(yàn)程序編制實(shí)驗(yàn)程序4. 軟、硬件聯(lián)調(diào)軟、硬件聯(lián)調(diào)5. 按規(guī)范撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告按規(guī)范撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告20如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)在在 TPC-1 微機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上設(shè)計(jì)電路完成如下功能：微機(jī)實(shí)驗(yàn)箱上設(shè)計(jì)電路完成如下功能：以電平開(kāi)關(guān)控制發(fā)光二極管的顯示，使其與開(kāi)關(guān)以電平開(kāi)關(guān)控制發(fā)光二極管的顯示，使其與開(kāi)關(guān)電平狀態(tài)一致，即開(kāi)關(guān)閉合時(shí)對(duì)應(yīng)的二極管亮，電平狀態(tài)一致，即開(kāi)關(guān)閉合時(shí)對(duì)應(yīng)的二極管亮，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，二極管滅。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，二極管滅。21方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)利用利用8255 設(shè)置設(shè)置 8255A 的的A口、口、B口均工作在方式口均工作在方式0，

9、A口作為口作為輸出口，輸出口， B口作為輸入口。利用口作為輸入口。利用B口接收邏輯開(kāi)關(guān)電口接收邏輯開(kāi)關(guān)電平狀態(tài)，送至平狀態(tài)，送至 CPU ，經(jīng)，經(jīng) CPU 處理后，再由處理后，再由A口輸口輸出以控制發(fā)光二極管。出以控制發(fā)光二極管。如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)22如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)8255接口電路接口電路P.2623插孔插孔CS 可與實(shí)驗(yàn)箱上的可與實(shí)驗(yàn)箱上的8 個(gè)個(gè)IO片選地址插孔中的任一個(gè)連接片選地址插孔中的任一個(gè)連接如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)24輸出口連線輸出口連線8255輸出口的輸出口的8個(gè)插口順序與個(gè)插口順序與8個(gè)發(fā)光二極管插口相連個(gè)發(fā)光二極管插口相連

10、如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)25輸入口連線輸入口連線8255輸入口的輸入口的8個(gè)插口順序與個(gè)插口順序與8個(gè)電平客觀插口相連個(gè)電平客觀插口相連如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)26如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)完成硬件連線完成硬件連線27如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程序編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程序28如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果29如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)調(diào)試調(diào)試硬件部分硬件部分以以8255A的的 CS接接200H207H, 方式方式0下下A 出出B入為例：入為例： 1.進(jìn)入進(jìn)入DEBUG 2.用用O命令向命令向8255A的控制口送控制字的控制

11、口送控制字 O 203 82 3.用用O命令向命令向8255A的輸出口的輸出口A口送數(shù)據(jù)，觀察發(fā)光二極管的口送數(shù)據(jù)，觀察發(fā)光二極管的亮滅與所送數(shù)據(jù)是否一致，即接到亮滅與所送數(shù)據(jù)是否一致，即接到1的發(fā)光二極管滅，接到的發(fā)光二極管滅，接到0的發(fā)光二極管亮的發(fā)光二極管亮 O 200 F030如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)4.用用I命令從命令從8255A的輸入口的輸入口B口讀數(shù)據(jù)，觀察讀進(jìn)的數(shù)據(jù)是口讀數(shù)據(jù)，觀察讀進(jìn)的數(shù)據(jù)是否與所設(shè)置的邏輯電平開(kāi)關(guān)狀態(tài)一致，即邏輯電平開(kāi)關(guān)向否與所設(shè)置的邏輯電平開(kāi)關(guān)狀態(tài)一致，即邏輯電平開(kāi)關(guān)向上讀進(jìn)上讀進(jìn)1，邏輯電平開(kāi)關(guān)向下讀進(jìn)，邏輯電平開(kāi)關(guān)向下讀進(jìn)0 I 201 0

12、F 在在3，4的檢測(cè)中若有錯(cuò)誤，則可懷疑硬件上有問(wèn)題的檢測(cè)中若有錯(cuò)誤，則可懷疑硬件上有問(wèn)題 調(diào)試調(diào)試硬件部分硬件部分31如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)調(diào)試調(diào)試軟件部分軟件部分如果硬件部分工作正常，則應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)程序是否如果硬件部分工作正常，則應(yīng)檢查實(shí)驗(yàn)程序是否有錯(cuò)誤有錯(cuò)誤32如何做好本課程實(shí)驗(yàn)如何做好本課程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告由于大部分的實(shí)驗(yàn)電路均已在實(shí)驗(yàn)箱上焊接好，同學(xué)由于大部分的實(shí)驗(yàn)電路均已在實(shí)驗(yàn)箱上焊接好，同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)只對(duì)留出的少量插孔進(jìn)行簡(jiǎn)單的連線，致使做實(shí)驗(yàn)時(shí)只對(duì)留出的少量插孔進(jìn)行簡(jiǎn)單的連線，致使有的同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)了，卻沒(méi)有了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的電路。有的同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)了，卻沒(méi)有了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)

13、的電路。要求同學(xué)們對(duì)每個(gè)硬件實(shí)驗(yàn)任務(wù)畫(huà)出完整的電路原理要求同學(xué)們對(duì)每個(gè)硬件實(shí)驗(yàn)任務(wù)畫(huà)出完整的電路原理圖，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解和消化圖，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解和消化在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)畫(huà)出各任務(wù)的完整電路圖，包括應(yīng)畫(huà)出各任務(wù)的完整電路圖，包括PC總線與總線與8255A芯芯片之間的全部電路。片之間的全部電路。校內(nèi)許多校內(nèi)許多FTP可以下載可以下載Protel。33實(shí)驗(yàn)須知實(shí)驗(yàn)須知一、預(yù)習(xí)一、預(yù)習(xí)1.實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中有關(guān)內(nèi)容，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)。2.每次實(shí)驗(yàn)前應(yīng)有預(yù)習(xí)報(bào)告，未預(yù)習(xí)者不予參加實(shí)驗(yàn)。預(yù)習(xí)報(bào)告的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)線路圖，實(shí)驗(yàn)步驟，程序清單或程序流程圖。34實(shí)驗(yàn)須知實(shí)驗(yàn)須知二、實(shí)驗(yàn)要

14、求二、實(shí)驗(yàn)要求1.請(qǐng)勿遲到，缺席。2.愛(ài)護(hù)設(shè)備，保持清潔，不隨意更換設(shè)備。3.認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)教師檢查，對(duì)完成情況做記錄。4.做實(shí)驗(yàn)時(shí)，注意斷電操作，即所有的接線，改線及拆線動(dòng)作均應(yīng)在不帶電的狀態(tài)下進(jìn)行，嚴(yán)禁帶電操作，并注意防止導(dǎo)線堵塞插孔。35實(shí)驗(yàn)須知實(shí)驗(yàn)須知使用新型實(shí)驗(yàn)箱,將實(shí)驗(yàn)箱上的開(kāi)關(guān)置于OFF位,可進(jìn)行接線,改線和拆線使用舊型實(shí)驗(yàn)箱時(shí),因舊型實(shí)驗(yàn)箱上無(wú)電源開(kāi)關(guān),應(yīng)將計(jì)算機(jī)電源關(guān)閉方能進(jìn)行接線,改線和拆線36實(shí)驗(yàn)須知實(shí)驗(yàn)須知拆線時(shí),不要一把拆線,應(yīng)一根一根將導(dǎo)線從插孔處拔出接線前,選擇好的導(dǎo)線,避免使用導(dǎo)線頭快斷了的導(dǎo)線37實(shí)驗(yàn)須知實(shí)驗(yàn)須知二、實(shí)驗(yàn)要求二、實(shí)驗(yàn)要求5.發(fā)生事故，應(yīng)立即切斷電源，并馬上向教師報(bào)告，以便檢查原因，吸取教訓(xùn)。6.實(shí)驗(yàn)完畢，整理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，方可離開(kāi)。38實(shí)驗(yàn)須知實(shí)驗(yàn)須知三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟1.關(guān)閉電源，按設(shè)計(jì)接好線。2.接線完成后，請(qǐng)教師檢查，確定無(wú)嚴(yán)重錯(cuò)誤，方可給實(shí)驗(yàn)箱加電。3.在計(jì)算機(jī)