自控原理控制实验仪,计算机组成原理实验箱

TRY-ATC自控原理与计算机控制实验仪

一、自控原理与计算机控制实验仪介绍：

TRY-ATC自控原理与计算机控制实验仪系统提供集成操作软件，通过PC示波器功能可实时、清晰的观察控制系统的各项静、动态特性，方便了对模拟控制系统特性的研究。微型温度控制单元可以代替烤箱进行温度控制实验，加上系统配置的直流电机、步进电机等控制对象，可开设控制系统课程的实验。该系统还可扩展支持如线性系统、最优控制、系统辨识及计算机控制等现代控制理论的模拟实验研究。

二、自控原理与计算机控制实验仪描述：

TRY-ATC自控原理与计算机控制实验仪是自动化、自动控制、电子技术、电气技术、精密教学仪器等专业教学中的基础课程。TRY-ATC型自动控制原理学习机具有很强的开放性能、扩展性能；运算模拟单元的运放八个，每个运算模拟单元内都有实验所需的电阻、电容等元件，可以通过短路块和导线灵活方便的对实验单元电路的组合，可构造出各种型式和阶次的模拟环节和控制系统；从运算模拟单元独立出来的可变电阻器组单元档位连续，调节精度高，接线灵活多变，充分满足于自控原理实验教学的要求。

三、自控原理与计算机控制实验仪系统构成

系统由各单元电路、8088CPU控制单元和PC机进行通讯的串口构成，USB采集数据。

信号源发生单元电路：正弦波、方波、斜波及抛物波

信号周期在2毫秒至30秒之间可调

采样保恃器及单稳单元电路：由LF398及HEF4538等器件构成	运算模拟单元电路：
非线性用单元电路：	状态指示灯单元：
数/模转换单元电路：	AD0832模/数转换单元电路：
AD0809单节拍脉冲发生单元：	电位器单元：
－5V电源发生单元：	驱动单元：
电机单元：直流电机、步进电机	信号测量单元：采用PC软件实现双踪示波器、频率特性分析等功能。
特殊运算环节单元：	可变电阻器组单元：
微型温度控制单元：

电源:

1.输入电压：220V±10%

2.输出电压/电流：+5V/2A，+l2V/0.2A，－l2V/0.2A

四、自控原理与计算机控制实验仪实验项目

（1）计算机控制技术实验项目

1.A/D，D/A转换	2.采样保持器
3.数字滤波	4.积分分离式PID控制
5.最小拍有纹波系统实验	6.最小拍无纹波系统实验
7.大林算法控制	8.非线性控制
9.解耦控制	10.综合控制实验

（2）自动控制原理实验项目

1.典型环节的模拟研究	2.典型系统瞬态响应和稳定性
3.系统校正	4.控制系统的频率特性
5.典型非线性环节	6.非线性系统（一）
7.非线性系统（二）	8.采样系统分析
9.采样控制系统的校正	l0.状态反馈（极点配置）

（3）控制系统实验项目

1.直流电机闭环调速实验

2.温度闭环控制实验

3.步进电机调速实验

以上所有实验的具体内容由TRY-ATC的实验指导书提供。

TRY-CPT16十六位机（FPGA）扩展实验板

一、十六位机（FPGA）扩展实验板介绍：

TRY-CPT16十六位机（FPGA）扩展实验板主要是基于EDA设计的计算机组成原理实验板，它的核心器件是Altera公司的10万门EP1K100的FPGA芯片。用该FPGA实验板，通过VHDL语言编程，可设计16位机的部件和模型机，学生将设计好的电路下载到FPGA芯片上，实现16位机的部件和模型机功能；也可完成其它设计性实验和课程设计实验。

二、FPGA实验板组成

（1）AT89S52单片机，主要用于接收PC机命令，完成16位程序存储器读写，管理模型机运行、暂停等功能。

（2）ISPLSI1032E是逻辑控制芯片，负责单片机和模型机总线切换。

（3）EP1K100是模型机主控芯片，相应管脚已连好，IDC2是EP1K100芯片的下载接口，再配合FPGA实验板的PC机调试软件，可方便地进行各种实验。

（4）IDT71V016是64K×16位存储器，是模型机的程序存储器，能保存大容量程序。

（5）四位8段数码管，用于显示模型机内部寄存器、总线的值，在设计时可将需要观察的内部寄存器、总线值送A，再通过OUT指令送到数码管显示。两只GAL16V8是四位数码管16进制译码。

（6）L7～L0是8个发光二极管，用于显示模型机内部状态，例如：进位标志、零标志、中断申请标志等。

（7）K0（7…0）～K4（7…0）是40个开关，用于输入外部信号，例如，在做单步实验时，这些开关可用来输入地址总线值、数据总线值、控制信号等。

(8)EP1K100右方的EX1座表示38个扩展的IO信号,当实验中需要另外的输入输出脚时可以使用这些扩展脚。

（9）提供FPGA实验板和PC机调试软件。

三、十六位机（FPGA）扩展实验板实验项目

分部实验一、十六位ALU实验

分部实验二、十六位寄存器实验

分部实验三、十六位寄存器组实验

分部实验四、十六位指令计数器PC实验

分部实验五、中断控制实验

综合实验六、十六位模型机的总体实验

TRY-CMX16+现代计算机组成原理与系统实验箱（16位）

一、现代计算机原理与系统实验箱系统简介：

TRY-CMX16+现代计算机组成原理与系统结构是以广受赞誉的经典产品 TRY-CPT16十六位机（FPGA）扩展实验板为基础研制的第三代面向教学实践领域的计算机应用类实验系统。该计算机实验系统字长16位，以系统结构与原理组成为基础，综合接口应用，涉及CPLD/FPGA器件设计，知识面宽、适用范围广泛。

二、现代计算机原理与系统实验箱体系结构

系统可按通用计算机的标准设计原理计算机，把模型机的构造特性与8086/8051相兼容。系统对于“定长指令”仅从指令格式分类的角度举例验正，动态的体系结构彻底摆脱了非标准实验环境下特定和虚构的不规范语言给原理计算机语言教学实践活动所带来的困扰。

三、现代计算机原理与系统实验箱指令构造

TRY-CMX16+的指令格式采用“变长指令字”结构，不同指令操作码不完全相同，操作码的位数不固定，结构灵活，减少指令码冗余，提高执行效率，能充分利用指令码所有位，最多可以设计256条指令。在达爱思通用汇编器的支撑下，既可设计属于您自己的个性化指令系统，亦可设计成与16/8位微处理器兼容的标准指令系统，为模型计算机的通用化设计构建了一个可操作平台。

微控制器

TRY-CMX16+运用“PLA”理念，用存储器逻辑与组合逻辑相结合的方法构造微控制器，根据程序需要自动变更当前控制逻辑，对于使用频率高的简单指令以及很有用又不复杂的指令选择组合逻辑，遇复杂的、不规整需扩充的指令选择存储器逻辑，从而实现动态计算机体系结构。

后续微址

微程序控制器中隐含后续微地址（BAF），采用断定法，由转移控制段BCF（2位）规定后续微地址形成方式，支持顺序执行（uPC+1），进位位转移，零标志转移，无条件转移，在取指周期以操作码形成后续微地址。

四、现代计算机原理与系统实验箱时序层次

TRY-CMX16+拥有一个周期、节拍、脉冲组成的三级时序系统。以取指周期为始设了四个状态触发器，在组合逻辑控制中，该触发器为1，控制器进入那个机器周期的微操作。系统按序定拍，随机器周期动态变更节拍发生器，在非取指周期产生T1→T3→T4三拍制节拍发生器，在取指周期产生T1→T2→T3→T4四拍制发生器。

卓越的软硬件环境

实时部件显示：各部件单元都以计算机结构模型布局，清晰明了，各部件均有七段数码管显示其十六进制内容。两个数据流方向指示灯以直观反映当前数据的来源与目标去向。即使不借助PC机也可实时观察数据流状态，判断其正确性，提供一目了然的实验环境。

开放式设计：系统支持三种实验电路构造方式，即实验单元电路的硬布线连接方式、单元电路的控位连接方式和实验电路“软连线”方式。对于实验单元电路的硬布线连接方式，可采用双头实验导线从零开始在扩展区域逐一搭起一个实验电路；对于各单元电路的控位连接，只需使用双头实验导线在单元电路控位与控制信号之间对应连接，就可构造出实验所需的部件控制电路；亦可使用可编程逻辑器件在线设计下载实验电路，实现实验电路的“软接线”。

逻辑分析：对于教师而言，不难体会要讲清时序关系是不容易的，而学生理解并利用时序关系则难上加难。而由于现代集成技术的迅猛发展，在实际工作中需要更多的利用逻辑分析工具进行时序分析。达爱思计算机组成原理教学实验系统具备逻辑分析功能，老师可通过电化教学设备向学生现场展示指令与时序的关系，让学生在实验时直观地观测到指令与时序的关系，有效的提高教学效果。

灵活的多操作方式

TRY-CMX16+以高性能MCU为核心组成系统的操作与控制平台，自带键盘、LCD显示，配备强大的集成开发环境，拥有前后台双环境支持，跟踪运行轨迹、受理中断请求、变更控制模式、捕捉现场信息。

主流处理器的多总线结构

系统采用多总线结构，分别是数据总线、指令总线、微总线。这种三者分离并行的总线结构，遇取指周期可以并行完成操作数的存取，在当前指令结束后的首个微周期可直接进入下一条指令的取指操作，通过微总线形成电路解释与执行的后续微址，因此指令总线与微总线的主要仼务是预取指与后续微址的预处理。

FPGA开发支持，提供所有VHDL例程

系统可选配Xilinx的XCV200扩展板，具有20万门大规模FPGA用于CPU模型的设计，16位64K的RAM用于存放用户程序及数据。学生将设计好的CPU模型下载到FPGA，并将需要运行的程序下载到RAM，根据先易后难的实践思路逐步完成16位机、32位机的设计。

五、现代计算机组成原理与系统实验箱实验项目

运算器实验	通用寄存器实验
准双向I/O口实验	地址总线组成实验
十六位数据总线实验	存储器读写实验
指令总线运用实验	中断控制实验
微控制器实验	时序部件实验
FPGA设计实验（需选配XCV200扩展板）采用Xilinx公司的20万门FPGA器件XCV200与16位64K的RAM，构成模型计算机CPU+程序数据存储器。	16位ALU实验
16位寄存器实验	16位指令计数器PC实验
中断控制实验	手动综合示教实验
8086微控制器示教实验	典型模型机实验
基本模型机的设计与实现	分段模型机的设计与实现
带移位运算的模型机的设计与实现	复杂模型机的设计与实现
流水模型机的设计与实现	基于RISC处理器构成模型机实验
基于重叠技术构成的模型机实验	中断模型机的设计与实现
PLA综合模型机的设计与实现	通用计算机实验
MCS-51单片机的设计与实现	8086微处理器的设计与实现
微机接口实验（需选配CMIO扩展板）	61C256存储器扩展
8253定时／计数器扩展	8251串行通信扩展
8259中断控制器扩展	8237可编程DMA控制器扩展

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