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第四章驻机键盘和液晶显示器的使用方式……………………………………63
4.1键盘定义…………………………………………………………………63
4.2操作方法…………………………………………………………………64
第五章HKCPT软件简介和安装………………………………………………67
5.1HKCPT性能特点………………………………………………………67
5.2软件安装和卸载…………………………………………………………67
5.3HKCPT软件界面介绍…………………………………………………68
5.4菜单介绍…………………………………………………………………69
5.5HKCPT实验仪操作指南………………………………………………76
附录1HKCPT微指令序列表………………………………………………79
附录2HKCPT软件热键表…………………………………………………80
附录3HKCPT常用集成电路引出端功能图………………………………81
注意事项:
在做单元模块实验前,务必先将CPT-A总线上短8芯扁平电缆及CPT-B上连线板全部拔离实验平台。
做实验时,根据实验说明连接相关总线。
可通过PC机软件(HKCPT)中的查看—刷新菜单来观察各寄存器当前值。
第一章性能特点
1.1系统功能及特点
1.1.1提供各个基本功能模块
我们在比较了国内的多家实验平台厂商的产品后,发现多数产品不是连线过于繁琐,就是由CPLD来替代所有的硬件。
市场需要一种连线不多,但具有灵活性的实验系统,不同设计方案,不同的连线方法,可以得到不同的结果。
我们所提供的实验平台本身就是一个可运行的系统。
整个系统采用功能模块化的设计思路,实验者可单独设计和调试各个功能模块,最终实现一个新的系统,这样可大大减轻实验指导教师的工作量。
整个实验平台提供了运算器模块、指令部件模块、堆栈寄存器模块、存储器模块、总线传输模块、微程序模块、启停和时序模块,以及用于调试和观察数据的监控模块。
1.1.2组成结构
整个系统采用总线结构,总线结构具有扩展能力强,结构简单清晰,连线方便快捷等特点。
本实验平台的总线分为:
内部、外部地址总线,内部、外部数据总线。
整个系统的各个总线都布有测试孔,以便于测试。
各模块的电源、地、地址数据总线已经按照标准连接完毕,控制信号都按各功能模块的布局引出,实验者可方便的定位各测试点。
1.1.3监控模块
监控模块为实验调试和程序设计带来了相当的便利。
实验者可以通过监控模块来修改微程序和内存中的程序。
为了实验的连贯性,系统中还提供了FLASHMEMORY来保存微程序和程序,掉电时内容不会丢失,实验者可随时保存和读取微程序与程序。
为了使实验者随时观察数据和地址,实验平台提供了一块2*16的液晶屏,可同时显示当前地址、当前总线上的数据和当前的微指令和一些关键寄存器的值。
1.1.4操作方式:
单机方式:
整个系统可单独使用,可通过24个按键和液晶来编辑内存和微程序存储器中的数据,在系统运行时可监控所有关键数据。
实验者使用拨动开关来产生二进制码进行微程序和程序的编写。
联机方式:
系统可与PC机相连,PC机上提供了windows界面的操作软件,实验者可在PC机上进行编辑、加载、动态调试等操作。
1.2实验系统组成
本实验平台由两部分组成,左边为实验模块部分(CPT-A),主要分布着各个实验单元和监控单元。
实验平台的右边为数据输出板(CPT-B),板上分布着24个二进制开关、若干个LED发光二极管、DIP插座,还有1块用于显示当前状况的液晶板。
第二章实验项目
2.1算术逻辑运算单元实验
2.1.1实验目的
1、掌握简单运算器的数据传输方式
2、掌握74LS181的功能和应用
2.1.2实验要求
完成不带进位位算术、逻辑运算实验。
按照实验步骤完成实验项目,了解算术逻辑运算单元的运行过程。
2.1.3实验说明
2.1.3.1ALU单元实验构成(如图2-1-1)
1、运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元。
2、2片74LS374作为2个数据锁存器(DR1、DR2),8芯插座ALU-IN作为数据输入端,可通过短8芯扁平电缆,把数据输入端连接到数据总线上。
运算器的数据输出由一片74LS244(输出缓冲器)来控制,8芯插座ALU-OUT作为数据输出端,可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。
图2-1-1
图2-1-2
2.1.3.2ALU单元的工作原理(如图2-1-2)
数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平,并且D1CK有上升沿时,把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。
同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。
算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181组成,它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算,74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现(S0、S1、S2、S3、M、CN)。
当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号,74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。
由于DR1、DR2已经把数据锁存,只要74LS181的控制信号不变,那么74LS181的输出数据也不会发生改变。
输出缓冲器采用74LS244,当控制信号ALU-O为低电平时,74LS244导通,把74LS181的运算结果输出到数据总线;
当ALU-O为高电平时,74LS244的输出为高阻。
信号名称
作用
有效电平
EDR1
选通DR1寄存器
低电平有效
EDR2
选通DR2寄存器
D1CK
DR1寄存器工作脉冲
上升沿有效
D2CK
DR2寄存器工作脉冲
S0~S3
74LS181工作方式选择
见附表
M
选择逻辑或算术运算
高电平为逻辑运算,低电平为算术运算
CN
有无进位输入
高电平有效
CCK
进位寄存器的工作脉冲
ALU-O
74LS181计算结果输出至总线
2.1.3.3控制信号说明
2.1.4实验步骤
实验一:
不带进位位逻辑或运算实验
把ALU-IN(8芯的盒型插座)与CPT-B板上的二进制开关单元中J01插座相连(对应二进制开关H16~H23),把ALU-OUT(8芯的盒型插座)与数据总线上的DJ2相连。
把D1CK和D2CK用连线连到脉冲单元的PLS1上,把EDR1、EDR2、ALU-O、S0、S1、S2、S3、CN、M接入二进制开关(请按下表接线)。
控制信号
接入开关位号
PLS1孔
H8孔
H7孔
H6孔
H5孔
H4孔
S3
H3孔
S2
H2孔
S1
H1孔
S0
H0孔
按启停单元中的运行按钮,使实验平台处于运行状态。
二进制开关H16~H23作为数据输入,置33H(对应开关如下表)。
H23
H22
H21
H20
H19
H18
H17
H16
数据总线值
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
8位数据
1
33H
置各控制信号如下:
H8
H7
H6
H5
H4
H3
H2
H1
H0
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在D1CK上产生一个上升沿,把33H打入DR1数据锁存器,通过逻辑笔或示波器来测量确定DR1寄存器(74LS374)的输出端,检验数据是否进入DR1中。
二进制开关H16~H23作为数据输入,置55H(对应开关如下表)。
55H
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在D2CK上产生一个上升沿的脉冲,把55H打入DR2数据锁存器。
经过74LS181的计算,把运算结果(F=A或B)输出到数据总线上,数据总线上的LED显示灯IDB0~IDB7应该显示为77H。
实验二:
不带进位位加法运算实验
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在D2CK上产生一个上升沿,把55H打入DR2数据锁存器。
经过74LS181的计算,把运算结果(F=A加B)输出到数据总线上,数据总线上的LED显示灯IDB0~IDB7应该显示为88H。
2.1.5实验思考
验证74LS181的算术运算和逻辑运算,在保持DR1=65H、DR2=A7H时,改变运算器的功能设置,观察运算器的输出,填写以下表格来进行分析和比较。
DR1
DR2
M=0(算术运算)
M=1
逻辑运算
CN=1
CN=0
65
A7
F=
附74LS181的逻辑
方式
M=1逻辑运算
M=0算术运算
S3S2S1S0
CN=1(无进位)
CN=0(有进位)
0000
F=/A
F=A
F=A加1
0001
F=/(A+B)
F=A+B
F=(A+B)加1
0010
F=/AB
F=A+/B
F=(A+/B)加1
0011
F=0
F=减1(2的补)
0100
F=/(AB)
F=A加A/B
F=A加A/B加1
0101
F=/B
F=(A+B)加A/B
F=(A+B)加A/B加1
0110
F=A⊕B
F=A减B减1
F=A减B
0111
F=A/B
F=A/B减1
F=A/B
1000
F=/A+B
F=A加AB
F=A加AB加1
1001
F=/(A⊕B)
F=A加B
F=A加B加1
1010
F=B
F=(A+/B)加AB
F=(A+/B)加AB加1
1011
F=AB
F=AB减1
1100
F=1
F=A加A
F=A加A加1
1101
F=(A+B)加A
F=(A+B)加A加1
1110
F=(A+/B)加A
F=(A+/B)加A加1
1111
F=A减1
2.2通用寄存器单元实验
2.2.1实验目的
了解通用寄存器的组成和硬件电路,利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能。
2.2.2实验要求
按照实验步骤完成实验项目,实现通用寄存器移位操作。
了解通用寄存器单元的工作原理运用。
2.2.3实验说明
2.2.3.1寄存器实验构成:
(如图2-2-1)
通用寄存器由2片GAL16V8构成8位字长的寄存器单元。
8芯插座RA-IN作为数据输入端,可通过短8芯扁平电缆,把数据输入端连接到数据总线上。
数据输出由一片74LS244(输出缓冲器)来控制。
用8芯插座RA-OUT作为数据输出端,可通过短8芯扁平电缆,把数据输出端连接到数据总线。
判零和进位电路由1片GAL、1片7474和一些常规芯片组成,用2个LED(ZD、CY)发光管分别显示其状态。
其中ZD为判零位显示灯,CY为进位位显示灯。
2.2.3.2通用寄存器单元的工作原理:
(图2-2-2)
通用寄存器单元的核心部件为2片GAL16V8,它具有锁存、左移、右移、保存等功能。
各个功能都由X1、X2信号和工作脉冲RACK来决定。
当置ERA=0、X0=1、X1=1,RACK有上升沿时,把总线上的数据打入通用寄存器。
可通过设置X0、X1来指定通用寄存器工作方式,通用寄存器的输出端Q0~Q7接入判零电路。
LED(ZD)亮时,表示当前通用寄存器内数据为0。
输出缓冲器采用74LS244,当控制信号RA-O为低时,74LS244开通,把通用寄存器内容输出到总线;
当RA-O为高时,74LS244的输出为高阻。
GAL方程如下:
Clk,OEpin1,11;
A,B,C,Dpin3,4,5,6;
QA,QB,QC,QDpin18,17,14,13;
S0,S1,SIL,SIRpin8,9,2,7;
Q=[QD,QC,QB,QA];
I=[D,C,B,A];
SL=[QC,QB,QA,SIL];
SR=[SIR,QD,QC,QB];
equations
Q:
=S0&
S1&
I
#S0&
!
S1&
SR
#!
S0&
SL
#!
Q;
图2-2-2
2.2.3.3控制信号说明
X0、X1
通用寄存器的工作模式
ERA
选通通用寄存器
RA-O
通用寄存器内容输出至总线
RACK
通用寄存器工作脉冲
上升延有效
在ALU单元中作为逻辑和算术运算的选择。
在本实验中决定是否带进位移位
0带进位
1不带进位
2.2.4实验步骤
数据输入通用寄存器
把RA-IN(8芯的盒型插座)与CPT-B板上二进制开关单元中的J01插座相连(对应二进制开关H16~H23),把RA-OUT(8芯的盒型插座)与数据总线上的DJ6相连。
把RACK连到脉冲单元的PLS1,把ERA、X0、X1、RA-O、M接入二进制拨动开关。
(请按下表接线)。
X0
H12孔
X1
H11孔
H10孔
H9孔
二进制开关H16~H23作为数据输入,置42H(对应开关如下表)。
42H
H12
H11
H10
H9
按启停单元中的运行按钮,置实验平台为运行状态。
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在RACK上产生一个上升沿,把42H打入通用寄存器。
此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7应该显示为42H。
由于通用寄存器内容不为0,所以LED(ZD)灯灭。
寄存器内容无进位位左移实验
按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中,数据总线上显示42H。
实现左移功能,置各控制信号如下:
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在RACK上产生一个上升沿,使通用寄存器中的值左移。
此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为84H。
由于通用寄存器内容不为0,所以ZD(LED)灯灭。
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,使通用寄存器中的值左移,此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为09H。
若一直按PLS1,在总线上将看见数据循环左移的现象。
实验三:
寄存器内容无进位位右移实验
实现右移功能,置各控制信号如下:
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在RACK上产生一个上升沿,使通用寄存器中的值右移。
此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为21H。
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,使通用寄存器中的值右移,此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为90H。
附:
通用寄存器的逻辑
通用寄存器(8位并入并出移位寄存器)
CLR
X1X0
CLK
SLSR
QA~AH
XX
X
全0
保持不变
11
上升沿
并行接数A~H
01
X0
右移移入0
X1
右移移入1
10
0X
左移移入0
1X
左移移入1
2.3进位控制、通
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