计算机硬件实验

1、1清华大学电子工程系清华大学电子工程系2004年春年春2 授课教师授课教师主讲教师：马洪兵主讲教师：马洪兵 辅导教师：李宇辅导教师：李宇 杭大明杭大明 马桂林马桂林 3课程性质与教学目标课程性质与教学目标!计算机硬件实验计算机硬件实验是与是与微机原理微机原理相配套的实相配套的实验课程，主要实验内容为应用典型可编程接口芯片和验课程，主要实验内容为应用典型可编程接口芯片和数字电子技术进行数字电子技术进行I/O接口设计。接口设计。!微机原理微机原理是电子工程系的主干技术基础课之是电子工程系的主干技术基础课之一，该课程的工程实践性较强，有关基础知识和基本一，该课程的工程实践性较强，有关基础知识和基本原

2、理单靠课堂教学是很难深刻理解的，实验在整个教原理单靠课堂教学是很难深刻理解的，实验在整个教学环节中具有十分重要的地位和作用。学环节中具有十分重要的地位和作用。4!计算机硬件实验计算机硬件实验在一定程度上是对在一定程度上是对微机原微机原理理课堂教学内容的补充、延伸和深化，希望通过本课堂教学内容的补充、延伸和深化，希望通过本课程的实验教学加深对课堂教学内容的理解，提高学课程的实验教学加深对课堂教学内容的理解，提高学生实际动手能力，培养应用理论知识独立分析解决实生实际动手能力，培养应用理论知识独立分析解决实际工程问题的基本技能。际工程问题的基本技能。!通过本课程的实验教学，学生应掌握典型可编程接通过

3、本课程的实验教学，学生应掌握典型可编程接口芯片在口芯片在I/O接口电路设计中的应用，掌握设计与调试接口电路设计中的应用，掌握设计与调试微型计算机应用系统的基本方法，养成利用计算机硬微型计算机应用系统的基本方法，养成利用计算机硬件技术和编程手段分析、解决实际工程问题的意识。件技术和编程手段分析、解决实际工程问题的意识。课程性质与教学目标课程性质与教学目标5教材仇玉章、冯一兵，仇玉章、冯一兵，32位微型计算机原理与位微型计算机原理与接口技术实验指导，清华大学出版社，接口技术实验指导，清华大学出版社，2000.7参考书任何一本任何一本微机原理微机原理教材教材6考核方式 考查四次实验成绩取算术平均71

4、实验设备介绍实验设备介绍1如何做好本课程实验如何做好本课程实验1实验须知实验须知8实验设备介绍实验设备介绍TPC-1型微机实验系统是一个学习微型计算机接口技术的实验培训系统。该系统由一块PC总线驱动卡，一个实验箱及一根本60芯扁平电缆构成。实验箱通过扁平电缆和PC总线驱动卡与IBM PC机相连。9实验设备介绍实验设备介绍系微机教学实验室有新型实验箱和旧型实验箱两系微机教学实验室有新型实验箱和旧型实验箱两种，两者的主要区别：种，两者的主要区别：新型实验箱上增设了一个电源控制开关，用来控新型实验箱上增设了一个电源控制开关，用来控制实验箱带电与否制实验箱带电与否旧型的实验箱上无电源开关旧型的实验箱上

5、无电源开关,旧型实验箱的带电旧型实验箱的带电与否由与之相连的计算机电源开关控制与否由与之相连的计算机电源开关控制计算计算机带电机带电,旧型实验箱即带电旧型实验箱即带电,计算机断电计算机断电,旧型实验旧型实验箱即断电箱即断电.10实验设备介绍实验设备介绍实验箱上由公共控制电路、辅助电路和接口实验电路三部实验箱上由公共控制电路、辅助电路和接口实验电路三部分组成分组成接口实验电路接口实验电路8255、8253、8251、DAC0832、ADC0809等微等微机常用外围电路接口芯片机常用外围电路接口芯片电平开关、数码显示管、发光二极管等输入输电平开关、数码显示管、发光二极管等输入输出备出备辅助电路辅助

6、电路24键小键盘、键小键盘、 8MHz方波发生器、分频方波发生器、分频器、面包板等器、面包板等公共控制电路公共控制电路I/O片选译码、总线驱动电路片选译码、总线驱动电路各部分电路可单独使用，也可灵活组合各部分电路可单独使用，也可灵活组合11实验设备介绍实验设备介绍总线驱动电路：总线驱动电路：P.19将将ISA总线信号加以驱动后经扁平电缆引到实验箱总线信号加以驱动后经扁平电缆引到实验箱上，同时将实验箱上产生的信号经驱动后接入上，同时将实验箱上产生的信号经驱动后接入ISA总线总线12实验设备介绍实验设备介绍总线驱动电路总线驱动电路13实验设备介绍实验设备介绍I/O片选译码电路片选译码电路P.211

7、4实验设备介绍实验设备介绍8MHz方波发生器方波发生器P.2215实验设备介绍实验设备介绍分频器电路分频器电路P.2216实验设备介绍实验设备介绍电平开关电平开关P.2317实验设备介绍实验设备介绍发光二极管发光二极管P.2418实验设备介绍实验设备介绍实验箱中，大部分的实验电路在出厂时均已固定，每片实验箱中，大部分的实验电路在出厂时均已固定，每片实验用的芯片只在其附近留出少量的信号插孔供实验时实验用的芯片只在其附近留出少量的信号插孔供实验时用，实验时只要将相应插孔用单股导线相连即可。用，实验时只要将相应插孔用单股导线相连即可。19如何做好本课程实验如何做好本课程实验1. 重视方案设计重视方案

8、设计2. 完成硬件连线完成硬件连线3. 编制实验程序编制实验程序4. 软、硬件联调软、硬件联调5. 按规范撰写实验报告按规范撰写实验报告20如何做好本课程实验如何做好本课程实验实验任务实验任务在在 TPC-1 微机实验箱上设计电路完成如下功能：微机实验箱上设计电路完成如下功能：以电平开关控制发光二极管的显示，使其与开关以电平开关控制发光二极管的显示，使其与开关电平状态一致，即开关闭合时对应的二极管亮，电平状态一致，即开关闭合时对应的二极管亮，开关断开时，二极管灭。开关断开时，二极管灭。21方案设计方案设计利用利用8255 设置设置 8255A 的的A口、口、B口均工作在方式口均工作在方式0，

9、A口作为口作为输出口，输出口， B口作为输入口。利用口作为输入口。利用B口接收逻辑开关电口接收逻辑开关电平状态，送至平状态，送至 CPU ，经，经 CPU 处理后，再由处理后，再由A口输口输出以控制发光二极管。出以控制发光二极管。如何做好本课程实验如何做好本课程实验22如何做好本课程实验如何做好本课程实验8255接口电路接口电路P.2623插孔插孔CS 可与实验箱上的可与实验箱上的8 个个IO片选地址插孔中的任一个连接片选地址插孔中的任一个连接如何做好本课程实验如何做好本课程实验24输出口连线输出口连线8255输出口的输出口的8个插口顺序与个插口顺序与8个发光二极管插口相连个发光二极管插口相连

10、如何做好本课程实验如何做好本课程实验25输入口连线输入口连线8255输入口的输入口的8个插口顺序与个插口顺序与8个电平客观插口相连个电平客观插口相连如何做好本课程实验如何做好本课程实验26如何做好本课程实验如何做好本课程实验完成硬件连线完成硬件连线27如何做好本课程实验如何做好本课程实验编写实验程序编写实验程序28如何做好本课程实验如何做好本课程实验运行结果运行结果29如何做好本课程实验如何做好本课程实验调试调试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入为例：入为例： 1.进入进入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的输出口的输出口A口送数据，观察发光二极管的口送数据，观察发光二极管的亮灭与所送数据是否一致，即接到亮灭与所送数据是否一致，即接到1的发光二极管灭，接到的发光二极管灭，接到0的发光二极管亮的发光二极管亮 O 200 F030如何做好本课程实验如何做好本课程实验4.用用I命令从命令从8255A的输入口的输入口B口读数据，观察读进的数据是口读数据，观察读进的数据是否与所设置的逻辑电平开关状态一致，即逻辑电平开关向否与所设置的逻辑电平开关状态一致，即逻辑电平开关向上读进上读进1，逻辑电平开关向下读进，逻辑电平开关向下读进0 I 201 0

12、F 在在3，4的检测中若有错误，则可怀疑硬件上有问题的检测中若有错误，则可怀疑硬件上有问题 调试调试硬件部分硬件部分31如何做好本课程实验如何做好本课程实验调试调试软件部分软件部分如果硬件部分工作正常，则应检查实验程序是否如果硬件部分工作正常，则应检查实验程序是否有错误有错误32如何做好本课程实验如何做好本课程实验实验报告实验报告由于大部分的实验电路均已在实验箱上焊接好，同学由于大部分的实验电路均已在实验箱上焊接好，同学做实验时只对留出的少量插孔进行简单的连线，致使做实验时只对留出的少量插孔进行简单的连线，致使有的同学做完实验了，却没有了解整个实验的电路。有的同学做完实验了，却没有了解整个实验

13、的电路。要求同学们对每个硬件实验任务画出完整的电路原理要求同学们对每个硬件实验任务画出完整的电路原理图，加强对实验内容的理解和消化图，加强对实验内容的理解和消化在实验报告中在实验报告中应画出各任务的完整电路图，包括应画出各任务的完整电路图，包括PC总线与总线与8255A芯芯片之间的全部电路。片之间的全部电路。校内许多校内许多FTP可以下载可以下载Protel。33实验须知实验须知一、预习一、预习1.实验前认真阅读实验指导书中有关内容，明确实验目的、任务。2.每次实验前应有预习报告，未预习者不予参加实验。预习报告的内容包括实验线路图，实验步骤，程序清单或程序流程图。34实验须知实验须知二、实验要

14、求二、实验要求1.请勿迟到，缺席。2.爱护设备，保持清洁，不随意更换设备。3.认真完成实验任务，实验结果经教师检查，对完成情况做记录。4.做实验时，注意断电操作，即所有的接线，改线及拆线动作均应在不带电的状态下进行，严禁带电操作，并注意防止导线堵塞插孔。35实验须知实验须知使用新型实验箱,将实验箱上的开关置于OFF位,可进行接线,改线和拆线使用旧型实验箱时,因旧型实验箱上无电源开关,应将计算机电源关闭方能进行接线,改线和拆线36实验须知实验须知拆线时,不要一把拆线,应一根一根将导线从插孔处拔出接线前,选择好的导线,避免使用导线头快断了的导线37实验须知实验须知二、实验要求二、实验要求5.发生事故，应立即切断电源，并马上向教师报告，以便检查原因，吸取教训。6.实验完毕，整理实验设备，方可离开。38实验须知实验须知三、实验步骤三、实验步骤1.关闭电源，按设计接好线。2.接线完成后，请教师检查，确定无严重错误，方可给实验箱加电。3.在计算机