一、实验仪系统要求
1 、实验系统与微机之间采用 USB 通信,而不是串口转 USB 。提供自主版权、通过数字签名的 USB 驱动;
2 、微机原理部分硬件接口支持: USB2.0 总线(标配)、 8086 (标配)、 PCI2.2 总线(选配)、 80386EX (选配),使用软件切换,无需开关,更可靠。 USB :由微机 CPU 执行实验程序 , 涉及对实验仪操作的指令 , 微机通过 USB 高速接口将指令发送给实验仪 , 实验仪产生时序 , 读写 RAM 、 I\O 接口,将结果通过 USB 反馈给微机 CPU 。全面支持 80x86 实模式和保护模式微机原理及接口技术的实验教学;系统提供了全开放的 80x86 系统扩展总线,如:数据总线、地址总线、中断请求信号、 HOLD/HLDA 、读写控制信号、字节使能信号等,全面支持开放式的微机接口技术各项实验。支持 8/16/32 位存贮器、 I/O 实验;
3 、软件: 完全 VC++ 风格, 集编辑器、项目管理、启动编译、连接、错误定位、下载、调试于一体; 同时支持汇编和 C 语言两种编程模式。无须点击的感应式鼠标提示功能 ; 支持所有数据类型观察和修改; 自动收集 变量于变量窗; 支持拖拉功能。支持 16 位、 32 位汇编程序,支持各种寻址方式。支持实验仪的监控在线更新;支持模拟调试。软件提供一个窗口:显示当前实验程序对应的全局描述符表、页目录表、页表,方便教学;可做全局描述符表、页目录表、页表、逻辑地址转物理地址、物理地址转逻辑地址实验;全局描述符表、页目录表、页表均由 Windows XP/ Windows7 等操作系统自动产生;
4 、多 CPU 实验仪:主板上有 3 个 CPU 区,可插入 3 个 CPU 模块或 2 个 CPU 模块、 1 个 FPGA 模块,可同时工作。 CPU 模块: 8086+USB 模块(标配)、 MCS51 模块(标配)、 STM32F407 模块(标配)、 STM32F103 模块、 STM32F439 模块、 STM32F7 模块、 STM32H7 、 AVR 模块、 MSP430 模块、 C8051F 模块、 PIC 、 FreeScale ( MC9S08 、 MC9S12 、 K60 等)模块、 80386+USB 模块、 PCI 模块等,均配置仿真器; FPGA 模块含 USB 接口下载仿真器,支持 JTAG 、 AS ,可做 EDA 、 SOPC 实验。 CPU 、 FPGA 模块可以独立使用。学校可自行设计 CPU 模块;
4-1 、 STM32F407 模块:
MCU : ST 公司的 Cortex-M4 架构的 32 位 RISC ARM 处理器 STM32F407ZE ; Nor Flash : 64Mbit ; SRAM : 256K × 16bit (自扫描 TFT 液晶时,用作存放显示点阵颜色数据); 一个 100M/10M 以太网接口 (DM9000E) ;一个 USB2.0 (支持 HOST 、 DEVICE ); 一个 USB 转串口; 一个 Joys 支持实验仪的监控在线更新 tick 五向按键, 1 个复位按键;四个发光二极管;一个 TFT 真彩触摸 LCD 接口,一个触摸屏接口;支持 3.5 、 4.3 、 7 寸等 TFT 彩屏;缺省配置:含电容触摸屏的 4.3 寸 TFT 彩屏;一个标准 2.54mm 间距 JTAG 插座 (20 脚 ) ; CPU 的 I/O 可以全开放;
4-2 、提供交通信号灯自动控制模拟指示系统、步进电机控制的水库水位系统、常用信号函数发生器、键盘电子乐器演奏、直流电机转速测量与控制系统、矩阵式键盘数字密码锁设计、温度控制系统设计等课程设计项目,提供对应的上位机软件,上位机软件与实验仪部分同步显示、控制、演示;
5 、 MCS51 部分仿真功能: 1 )双 CPU 仿真; 2 )硬件断点功能 , 断点数目没有限制 , 不允许修改断点处的机器码。软件断点缺点:修改断点处 3 个字节机器码,如果断点处是单字节或双字节指令,程序全速或全速断点运行到断点后一条指令(不碰到断点),程序已改变,程序运行肯定出错 3 )无限制夭折功能,即使 CPU 在运行高优先级中断程序,也保证能 100% 正确停止仿真 CPU 运行,保证 PC 指针的正确性; 4 )不占用 CPU 的程序空间(提供 64K 仿真 RAM )、数据空间的任一地址 5 )不占用 CPU 串口或 P3.4 、 P3.5 管脚,不占用 CPU 的中断资源;
6 、基本功能:( 1 )微机原理部分传统器件 8255 、 8253 、 8251 、 8250 、 8259 、 8237 ,简单 I/O 口、存贮器部分所有的信号线都由学生自己连接;( 2 )显示部分: 4.3 寸 TFT 液晶(分辨率 800 × 480 )、多点触摸电容屏、 1602 字符型液晶、 OLED12864 液晶、 16X16LED 点阵、 8 位数码管、 8 个双色 LED 、 2 个 RGB LED ; OV2640 摄像头模块,二个 CPU 区或 FPGA 都可使用( 3 )输入、输出: 4 × 4 键盘、 8 个独立按键、 8 个拨动开关、高速光耦、多个 单脉冲、 继电器控制、可调电压、 电容触摸按键、 触摸屏( 4 )语音: AC97 接口 、 1 个立体声耳机插座、 1 个 MIC 插座、 2 个扬声器、 2 个数字微 麦、可调音量电位器、交流蜂鸣器、 FM 立体声收音机( 5 )传感器: 9 轴运动传感器、温度(单总线、 I2C 总线二种)、温湿度、热敏、光敏传感器; 光电开关或霍尔器件( 6 ) AD 、 DA :串行总线的 AD ( 16 位)、 DA ( 12 位); PWM 转直流电压电路; 并行接口的 ADC0809 、 DAC0832 ( 7 )接口:一个 CAN2.0A/B 接口; 1 路 USB2.0 接口(支持 HOST 、 DEVICE );一个 IrDA 红外收发器; 1 路 RS232 转 USB ,适合无串口微机;一个 RS232 串口,支持 RTS/CTS 握手信号;一个 RS485 接口;( 8 ) 存贮器: SPI 接口 EEPROM M25P80 ; I2C 串行 EEPROM24C02 ; SD/MMC 卡座; MicroSD 座; 32K × 8SRAM ;( 9 )控制对象:步进电机控制( 4 相); PID 、 PWM 方式恒温控制模块;直流电机调速控制,使用光电开关、霍尔器件精确控制电机转速,转速随意设定在 3 ~ 99 转 / 秒。( 10 )其它: I2C 键盘、数码管控制器 ZLG7290 ; I2C 实时钟芯片 PCF8563 ; 打印口; 1 个 CR1220 电池座; 键盘、数码管驱动电路;功率放大; 逻辑笔; 蜂鸣器; 多种频率 1Hz-1.8432MHz ;( 11 )带过流过压保护的电源: 5v 、 +12v 、 -12v 。 要求集成的芯片资源全开放;
7 、超强的扩展功能:可以配置 CPU 模块( STM32F407 、 STM32F103 、 STM32F429 、 STM32F7 、 STM32H7 、 AVR 、 PIC 、 MSP430 、 C8051F 、 FreeScale ( MC9S08 、 MC9S12 、 K60 等) )、 FPGA 模块( EP4CE6 、 EP4CE55 、 MAX10 )、通信模块( GPS 、 GPRS 、 2.4G 无线数据、 ZigBee 、 WiFi 、蓝牙模块、北斗、 USB1.1 、 USB2.0 、 USB 主控、 CAN 2.0 模块、 10M 以太网模块 )、 传感器模块(超声波、电流传感器、 环境传感器(包括大气压、温度、湿度、紫外线、光照强度等传感器)、 PT100 温度传感器、温湿度、有害气体、热释红外传感器模块)、其它(非接触式卡、 F/V 、 V/F 模块、 高速数据采集模块、 32 位 SRAM 、 32 位简单 IO 模块、 RGB LED 显示屏 )等, 便于指导老师开发课程设计题目。
超声波模块要求:使用全封闭、收发一体超声波传感器, 40KHZ 信号经中周放大到 120v 左右,送至传感器,传感器接收到回波信号后,通过前置放大、可调增益放大、滤波、包络、微分、过零检测电路后送到 CPU 。由 CPU 控制温度补偿。与实际使用电路完全一致;
8 、辅助功能:
1 )双通道数字存贮虚拟示波器:画面与示波器类似,二个通道,采样率: 1M/S ;触发极性分上升沿、下降沿;触发通道分 A 、 B 二个通道;触发电平 -5V ~ +5V 之间;触发方式:自动触发、单次触发、正常触发;二个通道可随意选择垂直位置; 10 多种电压、时间分辨率选择;二个通道波形可加减;显示每个通道的平均电压、峰峰值、频率。操作类似于泰克示波器;
2 )双通道信号发生器:提供 1Hz-20KHz 的正弦波、方波、三角波,方便 AD 芯片采样,显示于液晶;
3 ) 100MHz 数字频率计;
9 、性能可靠、经久耐用:实验仪采用优质香蕉线,插拔容易、手感好、接触性能优,圆孔、连接线镀金厚,接插件全部采购自台资厂,长期使用不变色;自动升级:实验仪的监控程序可以自动升级;
10 、提供所有实验完整的 C 语言和汇编语言例程; 实验指导书编写详细、正确;电子版本资料详细;程序库正确、完整,以便于指导老师开发课程设计题目。
二、自检模块
提供“傻瓜式”自检功能,只需几根扁线,集成环境软件可对实验仪的所有模块(包括扩展模块)自动检测,实验现象与做实验效果完全一致;对于有问题的区域,提示有可能有问题的芯片编号、型号等;可自动演示实验。 共配置 2 片。
三、平台 技术要求
实验平台须铝合金型材拼装结构,双层台板设计,外形、颜色、尺寸协调,与实验室的环境、条件相匹配。
1 、输入电源:单相三线,交流 220V ± 10% , 50HZ ;
2 、容量:≦ 1.5KVA ;
3 、外型参考尺寸: 1600 × 800 × 1300mm (长 X 宽 X 高);
4 、安全保护:接地保护,漏电保护(动作电流< 30mA ),过载保护;
6 、电源指示灯指示电源状态通断;
7 、可选数码仪表指示工位序号: 3 位 0.8 寸红色高亮度数码显示;
8 、双层设计,上层为隔板,下层为实验台面,隔板下方带 LED 照明( 16W ),照明开关独立控制;
9 、实验台四只主立柱采用截面尺寸不小于 70X70mm 工业铝合金型材,型材四角圆弧不小于 R15mm ,型材表面喷砂氧化处理成本色,型材 - 导轨符合 GB/T6892-2015 标准;
10 、主立柱连接件需采用高强度铝合金压铸件,表面抛丸后喷塑处理;
11 、台面上方适当位置安装电源壳体,壳体需采用工业铝合金型材,型材表面喷砂氧化处理成本色,插座、漏电保护装置、指示仪表均安装在壳体面板上,壳体需拆卸简单、维修方便;
13 、台面上方右侧安装铝合金液晶显示器支架一只,固定在主立柱型材的适当位置,(固定 19-24 寸液晶显示器);
14 、实验台底部右侧位置为金属材质电脑主机托板,表面静电喷塑处理成暖白色;底部左侧位置为金属材质隔板,表面静电喷塑处理成暖白色,用以放置其它实验设备和物品;
15 、底部拉杆采用参考尺寸 1.5mmX20mmX80mm 冷轧电镀锌方钢管制作,表面静电喷塑处理;
16 、台面材质采用 16mm 厚抗贝特板,参考尺寸 1600X800mm ;
17 、台面上方距离 450mm 处为上层隔板,隔板采用 16mm 厚抗贝特板,表面颜色选用暖白色,参考尺寸为 1600X350mm ;
18 、主立柱型材头部需采用塑料件封头,底部安装可调高支脚,所有塑料件材质为 ABS 。