专利名称：单片机、微机仿真实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学实验仪器，特别是一种用于进行单片机或微机原理教学的仪器。
目前，在学生学习单片机或微机原理时，通常需分别用单片机实验仪和微机实验仪来完成，功能单一，不能互换，设备投资大，成本高，使用也不方便，而且，现有的单片机实验仪或微机实验仪只具有学习的功能，没有仿真开发功能，使得使用者只能进行单片机或微机的基本实验，而不能进行单片机或微机的仿真开发，给使用者带来很大的局限性。
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种功能齐全、投资少、成本低、使用方便并能为使用者充分发挥开发才能提供条件的单片机、微机仿真实验仪。
本实用新型的技术解决方案一种单片机、微机仿真实验仪，由主机、CPU卡组成，其中主机包括有定时/计数器IC1、串行接口IC2、中断控制器IC3、D/A转换器IC4、A/D转换器IC5、并行输入输出接口IC6、程序/数据存贮器IC7、译码器IC8，其中定时/计数器IC1、串行接口IC2、中断控制器IC3、D/A转换器IC4、A/D转换器IC5、并行输入输出接口IC6、程序/数据存贮器IC7的数据、地址总线连在一起接至总线插口IC9,IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6的读、写端RD、WR分别连在一起接至总线插口IC9,IC1的片选端CS、控制端、输出端接至实验插座Z1,IC2的片选端CS接总线插口IC9，其串行收、发端RXD、TXD接至实验插座Z2,IC3的片选端CS和中断源输入端IR0-7接至实验插座Z3,IC4的片选端CS和输出端接至实验插座Z5,IC5的片选端CS、时钟端CLK和模拟量输入端IN0-7接至实验插座Z7，IC6的输入输出口线PA、PB、PC接至实验插座Z8，译码器IC8的输入端亦接至总线插口IC9并与公共地址总线相连，其另一输入线EXCS接至总线插口IC9，译码器IC8的输出端接至实验插座Z4,IC7的存贮器读写端接至总线插口IC9，总线插口IC9上设有实验插座Z10，其特征在于主机还接有通用可编程I/O接口电路IC11，其数据、地址总线接至总线插口IC9与公用数据、地址总线相连，其片选端CS，读、写端RD、WR，地址锁存信号端ALE及输入输出口和存贮器选择端IO/M均与总线插口IC9相连，其输入输出口线PA、PC接键盘M，其输入输出线PB接普通LED显示器N；CPU卡由中央处理器CPU、晶振X、内总线驱动器IC12、外总线驱动器IC13、地址锁存器IC14、可编程逻辑控制器组IC15、程序存贮器IC16组成，CPU的数据总线通过内总线驱动器IC12与总线插口IC9相连接至公用数据线，同时通过外总线驱动器IC13接至仿真插座IC17，并与程序存贮器IC16的数据线相连，中央处理器CPU的输入输出口线I/O接总线插口IC9与实验插座Z10相连，中央处理器CPU的地址总线直接接仿真插座IC17，同时接至地址存锁器IC14，地址锁存器IC14的输出接总线插口IC9与公共地址总线相连，同时接至可编程逻辑控制器组IC15的输入端，还与程序存贮器IC16的地址线相连，中央处理器CPU的读、写端RD、WR，程序选通端PSEN、输入输出和存贮器选择端IO/M与可编程逻辑控制器组IC15的输入端相连，IC15的多路输出接至总线插口IC9，分别与主机的存贮器读写线MEMR、MEMW、输入输出读写线IOR、IOW、通用可编程I/O接口电路IC11的片选端IO1CS、并行输入输出接口IC6的片选端IO2CS、串行接口IC2的片选端IO3CS、输入输出和存贮器选择线IO/M、程序/数据存贮器IC7的片选端RAMCS、译码器IC8输入线EXCS、IC11的地址锁存线ALE相连，其中地址锁存线ALE还与仿真插座IC17和中央处理器CPU的对应端相连，IC15的另一部分输出接至仿真插座IC17的读写端RD、WR以及程序存贮器选通端PSEN。
本实用新型采用CPU卡与主机插接相连，主机可配有不同类型的单片机CPU卡和微机CPU卡，故本实用新型既能用于单片机的原理教学，也能进行微机原理教学，同时又具有单片机和微机的仿真开发功能，使仿真与实验溶于一体，可节省投资，降低成本，使用方便灵活，同时又能向使用者提供发挥自己开发性特长的条件，便于使用者进行仿真开发，创出一些应用单片机或微机的新产品，具有很大的社会效益和经济效益。
图1是本实用新型实验仪的主机电原理图。
图2是本实用新型实验仪的CPU卡电原理图。
图3是本实用新型CPU卡中可编程逻辑控制器组实施例电原理图。
图4是本实用新型CPU卡中可编程逻辑控制器组另一实施例电原理图。
图5是本实用新型CPU卡中可编程逻辑控制器组又一实施例电原理图。
如
图1～2，本实用新型仿真实验仪由主机、CPU卡组成，其中主机包括有定时/计数器IC1(型号可为8253)、串行接口IC2(型号可为8251)、中断控制器IC3(型号可为8259)、D/A转换器IC4(型号可为0832)、A/D转换器IC5(型号可为0809)、并行输入输出接口IC6(型号可为8255)、程序/数据存贮器IC7(型号可为62256)、译码器IC8(型号可为74LS138)，其中定时/计数器IC1、串行接口IC2、中断控制器IC3、D/A转换器IC4、A/D转换器IC5、并行输入输出接口IC6、程序/数据存贮器IC7的数据、地址总线连在一起接至总线插口IC9,IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6的读、写端RD、WR分别连在一起接至总线插口IC9,IC1的片选端CS、控制端、输出端接至实验插座Z1,IC2的片选端CS接总线插口IC9，其串行收、发端RXD、TXD接至实验插座Z2,IC3的片选端CS和中断源输入端IR0-7接至实验插座Z3,IC4的片选端CS和输出端(通过运放IC10)接至实验插座Z5,IC5的片选端CS、时钟端CLK和模拟量输入端IN0-7接至实验插座Z7,IC6的输入输出口线PA、PB、PC接至实验插座Z8，译码器IC8的输入端亦接至总线插口IC9并与公共地址总线相连，其另一输入线EXCS接至总线插口IC9，译码器IC8的输出端接至实验插座Z4,IC7的存贮器读写端接至总线插口IC9，总线插口IC9上设有实验插座Z10，本实用新型的特点是，主机还接有通用可编程I/O接口电路IC11(型号可为8155)，其数据、地址总线接至总线插口IC9与公用数据、地址总线相连，其片选端CS，读、写端RD、WR，地址锁存信号端ALE及输入输出口和存贮器选择端IO/M均与总线插口IC9相连，其输入输出口线PA、PC接键盘M，其输入输出线PB接普通LED显示器N，它克服了现有8088微机实验系统只能用集成块8279作键盘显示器的缺陷。本实用新型的CPU卡由中央处理器CPU、晶振X、内总线驱动器IC12(型号可为74LS245)、外总线驱动器IC13(型号可为74LS245)、地址锁存器IC14(型号可为74LS373)、可编程逻辑控制器组IC15(型号可为GAL22V10)、程序存贮器IC16(EPROM)组成，CPU的数据总线通过内总线驱动器IC12与总线插口IC9相连接至公用数据线，同时通过外总线驱动器IC13接至仿真插座IC17(仿真插座与用户系统配接)，并与程序存贮器IC16的数据线相连，中央处理器CPU的输入输出口线I/O接总线插口IC9与实验插座Z10相连，中央处理器CPU的地址总线直接接仿真插座IC17，同时接至地址存锁器IC14，地址锁存器IC14的输出接总线插口IC9与公共地址总线相连，同时接至可编程逻辑控制器组IC15的输入端，还与程序存贮器IC16的地址线相连，中央处理器CPU的读、写端RD、WR，程序选通端PSEN、输入输出和存贮器选择端IO/M与可编程逻辑控制器组IC15的输入端相连，IC15的多路输出接至总线插口IC9，分别与主机的存贮器读写线MEMR、MEMW、输入输出读写线IOR、IOW、通用可编程I/O接口电路IC11的片选端IO1CS、并行输入输出接口IC6的片选端IO2CS、串行接口IC2的片选端IO3CS、输入输出和存贮器选择线IO/M、程序/数据存贮器IC7的片选端RAMCS、译码器IC8输入线EXCS、IC11的地址锁存线ALE相连，其中地址锁存线ALE还与仿真插座IC17和中央处理器CPU的对应端相连，IC15的另一部分输出接至仿真插座IC17的读写端RD、WR以及程序存贮器选通端PSEN。
本实用新型中，CPU卡有三种，一种是88微机系列CPU卡，一种是51系列单片机CPU卡，还有一种是196系列单片机CPU卡，对于不同的CPU卡，它们的线路结构相同，只是其可编程逻辑控制器组IC15的组合有所不同。如对于88微机系列CPU卡，可编程逻辑控制器组IC15由可编程逻辑控制器G1、G2、G3(型号均可为GAL22V10)组成，如图3所示。对于51系列单片机CPU卡，IC15由可编程逻辑控制器G4、G5、G6、G7(型号均可为GAL22V10)组成，如图4所示。对于196系列单片机CPU卡，IC15由可编程逻辑控制器G8、G9、G10、G11(型号均可为GAL22V10)组成，如图5所示。
本实用新型中，主机上还可设有步进电机驱动电路、电子音响驱动电路、直流电机驱动电路，它们的输入端分别接至各自的实验插座Z11、Z9、Z6，它们的输出分别与步进电机、电子音响、直流电机连接。
本实用新型的主机上还可配接一信号采集器，该采集器由压力传感器、温度传感器、信号放大电路和标准信号输出插孔组成，压力传感器、温度传感器的输出与信号放大电路相连，信号放大电路的输出接标准信号输出插孔。实验时，只需将标准信号输出插孔与A/D转换器IC5的实验插座Z7相连，即可在系统软件控制下进行温度和压力的测量实验。
微机实施例以步进电机转速控制实验为例，此时CPU卡中的中央处理器CPU可选用8088十六位微机，将并行输入输出接口IC6的实验插座Z8的对应端与步过电机实验插座Z11相连，CPU卡的微机8088在内部软件管理下控制IC6的输入输出口线I/O的输出脉冲频率，通过Z11控制步进电机的转速和转动方向，再通过步进电机上的显示盘即可观察每次步进电机的转动方向和速度。若做其它实验，如中断控制器IC3、A/D转换器IC5等实验时，只需将它们的实验插座Z3、Z7及其控制线与对应的开关量输入、输出端相连即可。
单片机实施例以196系统仿真开发为例，此时CPU卡中的中央处理器CPU应选用196单片机，将CPU卡的仿真插座IC17通过专用仿真电缆和仿真头与用户196系统相连，用户即可用CPU卡中程序存贮器IC16内的管理软件，通过主机的键盘M和通用显示器N即可进行对用户系统的仿真开发。
权利要求1.一种单片机、微机仿真实验仪，由主机、CPU卡组成，其中主机包括有定时/计数器IC1、串行接口IC2、中断控制器IC3、D/A转换器IC4、A/D转换器IC5、并行输入输出接口IC6、程序/数据存贮器IC7、译码器IC8，其中定时/计数器IC1、串行接口IC2、中断控制器IC3、D/A转换器IC4、A/D转换器IC5、并行输入输出接口IC6、程序/数据存贮器IC7的数据、地址总线连在一起接至总线插口IC9,IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6的读、写端RD、WR分别连在一起接至总线插口IC9,IC1的片选端CS、控制端、输出端接至实验插座Z1,IC2的片选端CS接总线插口IC9，其串行收、发端RXD、TXD接至实验插座Z2,IC3的片选端CS和中断源输入端IR0-7接至实验插座Z3,IC4的片选端CS和输出端接至实验插座Z5,IC5的片选端CS、时钟端CLK和模拟量输入端IN0-7接至实验插座Z7,IC6的输入输出口线PA、PB、PC接至实验插座Z8，译码器IC8的输入端亦接至总线插口IC9并与公共地址总线相连，其另一输入线EXCS接至总线插口IC9，译码器IC8的输出端接至实验插座Z4,IC7的存贮器读写端接至总线插口IC9，总线插口IC9上设有实验插座Z10，其特征在于主机还接有通用可编程I/O接口电路IC11，其数据、地址总线接至总线插口IC9与公用数据、地址总线相连，其片选端CS，读、写端RD、WR，地址锁存信号端ALE及输入输出口和存贮器选择端IO/M均与总线插口IC9相连，其输入输出口线PA、PC接键盘M，其输入输出线PB接普通LED显示器N；CPU卡由中央处理器CPU、晶振X、内总线驱动器IC12、外总线驱动器IC13、地址锁存器IC14、可编程逻辑控制器组IC15、程序存贮器IC16组成，CPU的数据总线通过内总线驱动器IC12与总线插口IC9相连接至公用数据线，同时通过外总线驱动器IC13接至仿真插座IC17，并与程序存贮器IC16的数据线相连，中央处理器CPU的输入输出口线I/O接总线插口IC9与实验插座Z10相连，中央处理器CPU的地址总线直接接仿真插座IC17，同时接至地址存锁器IC14，地址锁存器IC14的输出接总线插口IC9与公共地址总线相连，同时接至可编程逻辑控制器组IC15的输入端，还与程序存贮器IC16的地址线相连，中央处理器CPU的读、写端RD、WR，程序选通端PSEN、输入输出和存贮器选择端IO/M与可编程逻辑控制器组IC15的输入端相连，IC15的多路输出接至总线插口IC9，分别与主机的存贮器读写线MEMR、MEMW、输入输出读写线IOR、IOW、通用可编程I/O接口电路IC11的片选端IO1CS、并行输入输出接口IC6的片选端IO2CS、串行接口IC2的片选端IO3CS、输入输出和存贮器选择线IO/M、程序/数据存贮器IC7的片选端RAMCS、译码器IC8输入线EXCS、IC11的地址锁存线ALE相连，其中地址锁存线ALE还与仿真插座IC17和中央处理器CPU的对应端相连，IC15的另一部分输出接至仿真插座IC17的读写端RD、WR以及程序存贮器选通端PSEN。
2.根据权利要求1所述的单片机、微机仿真实验仪，其特征在于所述CPU卡有三种，一种是88微机系列CPU卡，一种是51系列单片机CPU卡，还有一种是196系列单片机CPU卡，对于不同的CPU卡，它们的线路结构相同，只是其可编程逻辑控制器组IC15的组合有所不同，对于88微机系列CPU卡，可编程逻辑控制器组IC15由可编程逻辑控制器G1、G2、G3组成，对于51系列单片机CPU卡，IC15由可编程逻辑控制器G4、G5、G6、G7组成，对于196系列单片机CPU卡，IC15由可编程逻辑控制器G8、G9、G10、G11组成。
3.根据权利要求1所述的单片机、微机仿真实验仪，其特征在于所述主机上还可设有步进电机驱动电路、电子音响驱动电路、直流电机驱动电路，它们的输入端分别接至各自的实验插座Z11、Z9、Z6，它们的输出分别与步进电机、电子音响、直流电机连接。
4.根据权利要求1所述的单片机、微机仿真实验仪，其特征在于所述主机上还可配接一信号采集器，该采集器由压力传感器、温度传感器、信号放大电路和标准信号输出插孔组成，压力传感器、温度传感器的输出与信号放大电路相连，信号放大电路的输出接标准信号输出插孔。
专利摘要本实用新型涉及一种教学实验仪器,它由主机、CPU片组成,主机上接有通用可编程I/O接口电路,其数据、地址总线及片选端,读、写端,地址锁存信号端,输入输出口和存贮器选择端均与总线插口相连,其输入输出口线接键盘,其输入输出线接普通显示器;CPU卡由中央处理器、晶振、内总线驱动器、外总线驱动器、地址锁存器、可编程逻辑控制器组、程序存贮器组成,它们的各连接端均与总线插口对应端相连。
文档编号G09B9/00GK2334063SQ98227888
公开日1999年8月18日 申请日期1998年9月21日 优先权日1998年9月21日
发明者陈菊华 申请人:陈菊华