單片機原理微機原理實驗系統

一、實驗儀系統要求
1、實驗系統與微機之間采用USB通信，而不是串口轉USB。提供自主版權、通過數字簽名的USB驅動；
2、微機原理部分硬件接口支持： USB2.0總線（標配）、8086（標配）、PCI2.2總線（選配）、80386EX（選配），使用軟件切換，無需開關，更可靠。USB：由微機CPU執行實驗程序,涉及對實驗儀操作的指令,微機通過USB高速接口將指令發送給實驗儀,實驗儀產生時序,讀寫RAM、I\O接口，將結果通過USB反饋給微機CPU。全面支持80x86實模式和保護模式微機原理及接口技術的實驗教學；系統提供了全開放的80x86系統擴展總線，如：數據總線、地址總線、中斷請求信號、HOLD/HLDA、讀寫控制信號、字節使能信號等，全面支持開放式的微機接口技術各項實驗。支持8/16/32位存貯器、I/O實驗；
3、軟件：完全VC++風格，集編輯器、項目管理、啟動編譯、連接、錯誤定位、下載、調試于一體；同時支持匯編和C語言兩種編程模式。無須點擊的感應式鼠標提示功能；支持所有數據類型觀察和修改；自動收集變量于變量窗；支持拖拉功能。支持16位、32位匯編程序，支持各種尋址方式。支持實驗儀的監控在線更新；支持模擬調試。軟件提供一個窗口：顯示當前實驗程序對應的全局描述符表、頁目錄表、頁表，方便教學；可做全局描述符表、頁目錄表、頁表、邏輯地址轉物理地址、物理地址轉邏輯地址實驗；全局描述符表、頁目錄表、頁表均由Windows XP/ Windows7等操作系統自動產生；
4、多CPU實驗儀：主板上有3個CPU區，可插入3個CPU模塊或2個CPU模塊、1個FPGA模塊，可同時工作。CPU模塊：8086+USB模塊（標配）、MCS51模塊（標配）、STM32F407模塊（標配）、STM32F103模塊、STM32F439模塊、STM32F7模塊、STM32H7、AVR模塊、MSP430模塊、C8051F模塊、PIC、FreeScale（MC9S08、MC9S12、K60等）模塊、80386+USB模塊、PCI模塊等，均配置仿真器；FPGA模塊含USB接口下載仿真器，支持JTAG、AS，可做EDA、SOPC實驗。CPU、FPGA模塊可以獨立使用。學校可自行設計CPU模塊；
4-1、STM32F407模塊：
MCU：ST公司的Cortex-M4架構的32位RISC ARM處理器STM32F407ZE；Nor Flash：64Mbit；SRAM：256K×16bit（自掃描TFT液晶時，用作存放顯示點陣顏色數據）；一個100M/10M以太網接口 (DM9000E)；一個USB2.0（支持HOST、DEVICE）；一個USB轉串口；一個Joys支持實驗儀的監控在線更新tick五向按鍵，1個復位按鍵；四個發光二極管；一個TFT真彩觸摸LCD接口，一個觸摸屏接口；支持3.5、4.3、7寸等TFT彩屏；缺省配置：含電容觸摸屏的4.3寸TFT彩屏；一個標準2.54mm間距JTAG插座(20腳)；CPU的I/O可以全開放；
4-2、提供交通信號燈自動控制模擬指示系統、步進電機控制的水庫水位系統、常用信號函數發生器、鍵盤電子樂器演奏、直流電機轉速測量與控制系統、矩陣式鍵盤數字密碼鎖設計、溫度控制系統設計等課程設計項目，提供對應的上位機軟件，上位機軟件與實驗儀部分同步顯示、控制、演示；
5、MCS51部分仿真功能：
1）雙CPU仿真；
2）硬件斷點功能,斷點數目沒有限制,不允許修改斷點處的機器碼。軟件斷點缺點：修改斷點處3個字節機器碼，如果斷點處是單字節或雙字節指令，程序全速或全速斷點運行到斷點后一條指令（不碰到斷點），程序已改變，程序運行肯定出錯
3）無限制夭折功能，即使CPU在運行高優先級中斷程序，也保證能100%正確停止仿真CPU運行，保證PC指針的正確性；
4）不占用CPU的程序空間（提供64K仿真RAM）、數據空間的任一地址
5）不占用CPU串口或P3.4、P3.5管腳，不占用CPU的中斷資源；
6、基本功能：
（1）微機原理部分傳統器件8255、8253、8251、8250、8259、8237，簡單I/O口、存貯器部分所有的信號線都由學生自己連接；
（2）顯示部分：4.3寸TFT液晶（分辨率800×480）、多點觸摸電容屏、1602字符型液晶、OLED12864液晶、16X16LED點陣、8位數碼管、8個雙色LED、2個RGB LED；OV2640攝像頭模塊，二個CPU區或FPGA都可使用
（3）輸入、輸出：4×4鍵盤、8個獨立按鍵、8個撥動開關、高速光耦、多個單脈沖、繼電器控制、可調電壓、電容觸摸按鍵、觸摸屏
（4）語音：AC97接口、1個立體聲耳機插座、1個MIC插座、2個揚聲器、2個數字微麥、可調音量電位器、交流蜂鳴器、FM立體聲收音機
（5）傳感器：9軸運動傳感器、溫度（單總線、I2C總線二種）、溫濕度、熱敏、光敏傳感器；光電開關或霍爾器件
（6）AD、DA：串行總線的AD（16位）、DA（12位）；PWM轉直流電壓電路；并行接口的ADC0809、DAC0832
（7）接口：一個CAN2.0A/B接口；1路USB2.0接口（支持HOST、DEVICE）；一個IrDA紅外收發器；1路RS232轉USB，適合無串口微機；一個RS232串口，支持RTS/CTS握手信號；一個RS485接口；
（8）存貯器：SPI接口EEPROM M25P80；I2C串行EEPROM24C02；SD/MMC卡座；MicroSD座；32K×8SRAM；
（9）控制對象：步進電機控制（4相）；PID、PWM方式恒溫控制模塊；直流電機調速控制，使用光電開關、霍爾器件精確控制電機轉速，轉速隨意設定在3～99轉/秒。
（10）其它：I2C鍵盤、數碼管控制器ZLG7290；I2C實時鐘芯片PCF8563；打印口；1個CR1220電池座；鍵盤、數碼管驅動電路；功率放大；邏輯筆；蜂鳴器；多種頻率1Hz-1.8432MHz；
（11）帶過流過壓保護的電源：5v、+12v、-12v。要求集成的芯片資源全開放；
7、超強的擴展功能：可以配置CPU模塊（STM32F407、STM32F103、STM32F429、STM32F7、STM32H7、AVR、PIC、MSP430、C8051F、FreeScale（MC9S08、MC9S12、K60等））、FPGA模塊（EP4CE6、EP4CE55、MAX10）、通信模塊（GPS、GPRS、2.4G無線數據、ZigBee、WiFi、藍牙模塊、北斗、USB1.1、USB2.0、USB主控、CAN 2.0模塊、10M以太網模塊）、傳感器模塊（超聲波、電流傳感器、環境傳感器（包括大氣壓、溫度、濕度、紫外線、光照強度等傳感器）、PT100溫度傳感器、溫濕度、有害氣體、熱釋紅外傳感器模塊）、其它（非接觸式卡、F/V、V/F模塊、高速數據采集模塊、32位SRAM、32位簡單IO模塊、RGB LED顯示屏）等，便于指導老師開發課程設計題目。
超聲波模塊要求：使用全封閉、收發一體超聲波傳感器，40KHZ信號經中周放大到120v左右，送至傳感器，傳感器接收到回波信號后，通過前置放大、可調增益放大、濾波、包絡、微分、過零檢測電路后送到CPU。由CPU控制溫度補償。與實際使用電路完全一致；
8、輔助功能：
1）雙通道數字存貯虛擬示波器：畫面與示波器類似，二個通道，采樣率：1M/S；觸發極性分上升沿、下降沿；觸發通道分A、B二個通道；觸發電平-5V～+5V之間；觸發方式：自動觸發、單次觸發、正常觸發；二個通道可隨意選擇垂直位置；10多種電壓、時間分辨率選擇；二個通道波形可加減；顯示每個通道的平均電壓、峰峰值、頻率。操作類似于泰克示波器；
2）雙通道信號發生器：提供1Hz-20KHz的正弦波、方波、三角波，方便AD芯片采樣，顯示于液晶；
3）100MHz數字頻率計；
9、性能可靠、經久耐用：實驗儀采用優質香蕉線，插拔容易、手感好、接觸性能優，圓孔、連接線鍍金厚，接插件全部采購自臺資廠，長期使用不變色；自動升級：實驗儀的監控程序可以自動升級；
10、提供所有實驗完整的C語言和匯編語言例程；實驗指導書編寫詳細、正確；電子版本資料詳細；程序庫正確、完整，以便于指導老師開發課程設計題目。
二、自檢模塊
提供“傻瓜式”自檢功能，只需幾根扁線，集成環境軟件可對實驗儀的所有模塊（包括擴展模塊）自動檢測，實驗現象與做實驗效果完全一致；對于有問題的區域，提示有可能有問題的芯片編號、型號等；可自動演示實驗。共配置 2 片。
三、平臺技術要求
實驗平臺須鋁合金型材拼裝結構，雙層臺板設計，外形、顏色、尺寸協調，與實驗室的環境、條件相匹配。
1、輸入電源：單相三線，交流220V±10%，50HZ；
2、容量：≦1.5KVA；
3、外型參考尺寸：1600×800×1300mm（長X寬X高）；
4、安全保護：接地保護，漏電保護（動作電流＜30mA），過載保護；
5、提供10位220V/10A插座，插座帶安全門；
6、電源指示燈指示電源狀態通斷；
7、可選數碼儀表指示工位序號：3位0.8寸紅色高亮度數碼顯示；
8、雙層設計，上層為隔板，下層為實驗臺面，隔板下方帶LED照明（16W），照明開關獨立控制；
9、實驗臺四只主立柱采用截面尺寸不小于70X70mm工業鋁合金型材，型材四角圓弧不小于R15mm，型材表面噴砂氧化處理成本色，型材-導軌符合GB/T6892-2015標準；
10、主立柱連接件需采用高強度鋁合金壓鑄件，表面拋丸后噴塑處理；
11、臺面上方適當位置安裝電源殼體，殼體需采用工業鋁合金型材，型材表面噴砂氧化處理成本色，插座、漏電保護裝置、指示儀表均安裝在殼體面板上，殼體需拆卸簡單、維修方便；
12、臺面下方配置鋼制雙抽屜斗箱一套（左抽屜，右鍵盤），表面噴塑處理，牢固可靠的固定在方管框架上；
13、臺面上方右側安裝鋁合金液晶顯示器支架一只，固定在主立柱型材的適當位置，（固定19-24寸液晶顯示器）；
14、實驗臺底部右側位置為金屬材質電腦主機托板，表面靜電噴塑處理成暖白色；底部左側位置為金屬材質隔板，表面靜電噴塑處理成暖白色，用以放置其它實驗設備和物品；
15、底部拉桿采用參考尺寸1.5mmX20mmX80mm冷軋電鍍鋅方鋼管制作，表面靜電噴塑處理；
16、臺面材質采用16mm厚抗貝特板，參考尺寸1600X800mm；
17、臺面上方距離450mm處為上層隔板，隔板采用16mm厚抗貝特板，表面顏色選用暖白色，參考尺寸為1600X350mm；
18、主立柱型材頭部需采用塑料件封頭，底部安裝可調高支腳，所有塑料件材質為ABS。