新疆农业大学交通与物流工程学院-TW-SRD3B单片机应用实训考核装置
一、产品概述：
单片机应用实训考核装置是根据中等职业学校《单片机及其应用》的教学内容和要求，按照职业岗位的工作内容研发的实训考核设备。适合中职学校资源与环境、能源、土木工程、交通运输、制造、信息技术类相关专业的单片机课程的教学。
单片机控制功能实训考核装置采用铝木台式结构。实训台的抽屉柜用于存放实训模块，抽屉柜与台面之间布置实训模块安装支架，最上一层是工作台台面。用于技能竞赛时在台面上放置设备安装底板，在底板上安装试题拟定的单片机控制装置需要的模块，连接控制电路，编写的控制程序输入单片机后，按下运行指令开关，单片机控制装置就按程序运行。放置在单片机实训室中，这就是一张实训台。当讲解理论或实训项目中的相关知识时，可以当做课桌；当需要进行实际操作时，将台面打开，就露出放置在安装支架上的模块，在需要的实训模块间按实训要求连接电路，编写控制程序，就可以按照设计的实训项目进行单片机技术的教学。
采用模块化，开放式设计。各个模即可做基础实验，又可组合起来做实训实验及课程设计。模块之间联接灵活，加深对单片机硬件电路设计原理的理解,能够完成I/O实训，A/D实训，D/A实训，LED\LCD点阵模块实验，电机控制等。
该设备从气动，电动及单片机控制电气电路、软件设计等多方面着手培养学生动手动脑能力；教学与实践相结合使学生毕业后能很快利用单片机知识设计制造出常用的工控自动化设备，成为企业有用之才。专为高职中职课程设计、毕业设计和单片机竞赛的开发平台，体现了灵活性、开放、创新、综合、跨领域、跨专业的设计理念。能够满足高职中职院校电子工程专业等不同层次的基础实训教学，课程设计，毕业设计，课题设计，符合学生的从基础到高级，从理论到实践的学习认知曲线。
二、技术参数：
1、电源输入：AC220V±10％(漏电保护功能，安全插输出)
2、输出电压：DC ±12V±5％/1ADC±5V±5％/1ADC 24V±5％/1.5A
3、工作环境：温度-10℃～+40℃相对湿度＜85%（25℃）海拔＜4000m
4、产品规格：1225mm×690mm×820mm
三、产品模块功能：
1、主机模块：
该单片机内部设有256Byte的RAM和8KByte的FLASH、三个16位定时器，两个数据指针，片内集成了一个看门狗电路。64KRAM扩展空间、64KROM扩展空间；32个IO口，6个向量中断源；0~33MHz的工作频率，三级程序加密功能；工作电压4.0V~5.5V。使用DIP40封装便于更换芯片及仿真。并设计有在系统下载设计接口，通过USB下载器可以方便地进行编程，无需把单片机从电路上取下。
该模块上还放有串行通信接口，该接口已经加入升压电路，可以直接与计算机通信，飞利浦单片机和宏晶单片机也可以通过此口进行程序下载。复位电路上加有手动复位按扭，可以直接复位操作。模块上还设有有源蜂鸣器驱动电路，直接给固定电平就可以发出声响。
2、电源模块：
电源模块采用开关电源。单片机等芯片采用线性电源供电，可以有效减少因电源干扰引的程序跑飞。电机等大功率器件采用开关电源供电，确保提供足够的功率。电源采用漏电保护开关作为总控制，安全可靠。用船形开关单独控制低压电，市电与低压电分开控制。该模块共有三组相互独立的低压电源，其中有两组是正负双电源输出。面板上放置了一个AC220输出插板，可以同时挂接三个仪器仪表。其中每组电源都有保险丝作过载保护。
3、仿真器模块：
配备有高性能单片机仿真器，可以全功能仿真MCS51系列单片机，也可以软件仿真；软件为中国自主研发，可以很好的支持中文，支持关键字提示，自动完成符号配对等功能。支持64K程序地址断点、64K源程序有效行断点和64K临时断点，单片机内部寄存器状态一目了然。主机与计算机采用流行的USB接口。
4、显示模块：
模块无论从基本的显示元件LED发光二极管，还是到LCD显示屏都包含在内。具体配置为8位跑马灯（逻辑电平指示）、8位数码管动态显示、16×32点阵LED屏、1602字符型液晶显示屏、128×64绘图液晶显示屏。单片机常用的显示器件全部包含在内，使学习者可以接触所有的显示方案，设计人机界面时可以得心应手。
5、继电器模块：
继电器是常用的执行元件，也是常用的隔离元件，它能用低压控制高压电路，远程切换强电电路状态优点，同时它的执行元件又是一个线圈，在通电及断电时会产生电磁干扰。为此继电器模块在集成了驱动电路的基础上增加了光电隔离措施。该模块共有6路继电器，每个继电器的开关触点全部引出，并明确标示；每个继电器还设有工作指示灯，那一路继电器在通电工作使人一目了然。六组继电器中有两组为AC220控制的继电器，可以控制交流电机的正反转及停止，通过转换头可以连接电子连线。另外四组为电子连线座输出。继电器触点容量250V/6A、DC28V/12A
6、指令模块：
指令模块上放置了单片机常用的输入元件，其中有8个独立键盘接口，8路8位开关量输入，4*4矩形键盘接口，可以满足学生从基础到高级，从简单到复杂的实训要求。如果用户需要更多的按键或需要更为复杂的设计，则可以采用该模块的PS2键盘鼠标接口进行扩展。
7、ADC/DAC模块：
ADC/DAC模块上设计了两种转换芯片ADC0809和DAC0832。为了便于调试程序和硬件，板载了三个功能子模块：0-5V模拟电压输出、8等级LED电平指示器和有源时钟发生器。ADC0809实验时可以用有源时钟发生器作为芯片的时钟，可以用0-5V模拟电压输出作为模拟量，用8等级LED电平指示用作模拟量大小的指示；DAC0832实验时，可以将芯片的输出接在8等级LED电平指示器上，转换结果是否正常一目了然。
8、交直流电机控制模块：
模块可以完成两种电机的控制实验，分别是24V直流减速电机和220V交流减速电机。每种电机的转盘下面放有光电开关计数器，可以用单片机感知其位置和转动了多少圈。每个电机控制线路中设有超程保护输入端口，在与水平移动装置组合实验时可以有效保护电机和机构的安全。
9、步进电机控制模块：
模块设有一只24V两相步进电机和大功率步进电机驱动器。模块改变了电机的轴转式运行方式，采用了一个水平移动机构，该机构可以把电机的轴转改为水平直线运动，并用铝直尺的刻度指示。该模块还可以做闭环控制的实验项目，因为在运动机构上装有感知距离的闭环元件。同时设计了一个超程保护电路，当机构走到一个程序不可知状态时，可自动关闭电机电源，避免机构超程损坏。直线运动机构上带了左右限位输出端子，供单片机查询状态。
10、传感器配接模块：4路传感器接口
传感器配接模块是专为传感器的配接和电气隔离而设计的一块电路单元，该单元共有两组16路光电隔离IO口，每个光电隔离IO口均可仿PLC与24V电源供电的传感器连接。并配有四路传感器转换接口用于工业传感器的连接。
11、扩展模块：
82C55的控制方式，扩展模块能满足实验的需求；82C55的三个端口全部引出，可以用电子连线连接，也可以用排线连接。控制端与数据通信口安排在一起，整体布局美观大方。另设有一片74LS245芯片，可以用来与82C55组合起来完成不同的实验功能。
12、温度传感器模块：
模块配备有两种芯片型温度传感器：数字量温度传感器18B20和模拟量温度传感器LM35。LM35器件还加有运算放大器，放大的模拟量可以提高测量精度。每种传感器都有透明外壳加固保护，内有大功率加热电阻，加热指示器等。工作状态一清二楚。可以用来做恒温控制，温控器等实验。
13、串并转换模块：
串并转换模块含两种转换芯片：串并转换74HC164和并串转换74HC165。其中串并转换使用了五个芯片，四个芯片连接数码管，可以作为四位静态显示。另外一个芯片数据端全部引出，方便扩展，并且每个IO口都有仿PLC状态指示灯。并串转换芯片使用一片74HC165，同样设计了仿PLC的IO口状态指示灯。
四、产品配置清单：
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序号 |
名称 |
主要元件及规格 |
数量 |
单位 |
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1 |
实训桌 |
尺寸：1225mm×690mm×820mm。实训桌采用铁质结构桌。实训桌具有教学用桌和实验用桌的双重功能。当讲解理论或实训项目中的相关知识时，可以作为课桌；当需要进行实际操作时，将台面打开，就露出放置在安装支架上的模块，在需要的实训模块间按实训要求连接电路，编写控制程序，就可以按照设计的实训项目进行单片机技术的教学。实训台的抽屉柜用于存放实训模块，抽屉柜与台面之间布置实训模块安装支架，最上一层是工作台台面。台面下方是设备安装底板，在底板上安装单片机控制装置需要的模块，连接控制电路，编写的控制程序。 |
1 |
张 |
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2 |
电脑推车 |
600mm×580mm×1050mm电脑推车为铝木结构，结实耐用。显示器，键盘及鼠标分三层设计，不用时键盘托板和鼠标托板可以折叠收回，方便放置。显示器后设计有保护网 |
1 |
台 |
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3 |
主机模块 |
主要包含：集成ATMEGA48-10PU 1块，集成AT89S52 1块，排针1×40 1只，USB A母座1只，拨码开关4T兰色或红色 1只，40脚锁紧件绿色 1只，D型接口DB232-9T弯针 1只。 采用高强度PCB作为载体，正面印有端子符号及放置主要元件，背面进行走线。RS232串行通信接口、有源蜂鸣器、在系统下载接口放置在左端，方便右端的电子连线连接。 |
1 |
块 |
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4 |
电源模块 |
主要包含：单相漏电开关1只，开关电源2只，单片机插孔 8只，安全插孔 10只，船型开关1只，三插1只，指示灯AD16 1只。 采用高强度PCB作为载体，正面印有端子符号及放置主要元件，背面进行走线。电源开关全部放在左边，右边放置电子插座和安全插。每组电源插座上方放置保险丝插座。模块右下方一个三位插排，可以同时挂接三个仪器仪表。 |
1 |
块 |
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5 |
仿真器模块 |
采用高强度PCB作为载体、上面放置高性能仿真器，电源接口及USB接口朝下，仿真头接口朝上。 |
1 |
块 |
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6 |
显示模块 |
主要包含：发光二极管DIP/φ5白发红1只，发光二极管DIP/φ5白发蓝 8只，液晶显示屏1块，数码管共阳8只，点阵数码管共阳8只，排针2.54×20 1只 采用高强度PCB作为载体。液晶采用镂空工艺设计，美观大观。模块左边从上往下依次是128×64绘图液晶显示屏、1602字符型液晶显示屏、8位跑马灯。右边从上往下依次为16×32点阵LED屏、8位数码管。 |
1 |
块 |
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7 |
继电器模块 |
主要包含：HG4231 +12V继电器6只 采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。模块左上方为六路继电器，右上方为常开常闭触点引出端子，下方是继电器控制端及电源端接线端。 |
1 |
块 |
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8 |
指令模块 |
主要包含：钮子开关KNX1×2 8只，轻触开关12×12×4.3 24只,键盘接口 1只，发光二极管φ5 10只 采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为8路8位开关量输入、PS2键盘接口、8个独立键盘接口、4*4矩形键盘接口 |
1 |
块 |
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9 |
ADC/DAC模块 |
采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。从上往下依次为DAC0832、ADC0809、0-5V模拟电压输出、8等级LED电平指示、有源时钟发生器 |
1 |
块 |
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10 |
交直流电机控制模块 |
采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。直流电机与交流电机对应按装，每个电机旁边安装一个保护继电器。每个电机轴上安装指示转盘，转盘上打了8个遮光孔，转盘下方是光电计数器，用来计圈 |
1 |
块 |
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11 |
步进电机控制模块 |
采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。在模块正上方有一个水平移动装置，可以把电机的轴转转换成水平位移，水平移动装置两端分别是步进电机和闭环元件。在水平移动装置下方还安装有两个左右限位器和左右超限保护元件，这些元件都用输出端子引出。 |
1 |
块 |
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12 |
传感器配接模块 |
主要包含：光耦DIP4/P521-1 8只，传感器插座 6只 采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。模块上方有四路传感器接口，下方是两组8位光电隔离器，隔离器可以直接与工控传感器连接。 |
1 |
块 |
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13 |
扩展模块 |
8255芯片，74LS245芯片。采用高强度PCB作为载体。正面印有端子符号及放置主要元件。模块正中间为8255芯片，芯片四周为芯片扩展口引出端子。在模块的下方是一个74LS245芯片，除电源外所示引脚全部引出。 |
1 |
块 |
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14 |
温度传感器模块 |
18B20/LM35、恒温控制装置、四路两种位置传感器检测、限位保护功能 |
1 |
块 |
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15 |
实验指导书 |
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1 |
本 |
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16 |
串并转换模块 |
74LS164/165芯片、四位数码管静态显示、仿PLC的IO口状态指示 |
1 |
块 |
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17 |
IIC总线模块 |
IIC总线IC卡、IIC总线时钟芯片、IIC总线EEPROM |
1 |
块 |
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18 |
气泵 |
WY5.2-GI |
1 |
台 |
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19 |
接近开关 |
LJ12A3-4-Z/BX |
4 |
支 |
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20 |
数字万用表 |
MY-60 |
1 |
块 |
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21 |
RS232通讯线 |
9m/F－1.5m |
1 |
条 |
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22 |
ISP编程器 |
SL-USBISP-A |
1 |
个 |
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23 |
排线 |
30cm |
2 |
条 |
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24 |
排线 |
40cm |
2 |
条 |
|
25 |
排线 |
50cm |
2 |
条 |
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26 |
电子连线 |
200mm/400mm/600mm |
1 |
包 |
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27 |
安全连线 |
1000mm/红色 |
4 |
条 |
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28 |
安全连线 |
1000mm/蓝色 |
4 |
条 |
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29 |
光盘 |
例程/编程软件/仿真软件 |
1 |
张 |
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附件：
1、编程软件： keil7.06，万利V3，可用C语言编程；
2、连接单片机控制装置电气线路必须的导线
五、实训内容：
（一）单片机部分：
1、跑马灯实验
2、独立按键输入实验
3、矩阵键盘接口实训
4、光电耦隔离输入输出实验
5、金属检测实训
6、继电器隔离控制实验
7、静态数码管显示实验
8、动态数码管显示实验
9、蜂鸣器演奏实验
10、8255芯片扩展IO口实验
11、液晶显示模块控制实训
12、点阵LED屏汉字显示实验
13、AD转换实验
14、DA转换实验
15、LM35温度传感器采集实验
16、IIC总线IC卡存储实验
17、EEPROM芯片24系列存储实验
18、IIC总线实时时钟实验
19、串并总线互转扩展实验
20、单总线温度传感器采集实验
21、交直流减速电机控制实验
22、外部中断光电计数控制电机实训
23、定时器中断控制电机实训
24、开环步进电机控制实训
25、小车系统控制实训
26、闭环交直流电机系统实验
27、闭环步进电机系统实验
28、恒温室控制系统实验
29、PS键盘通信实验
30、RS232通信实验
新疆农业大学交通与物流工程学院-TW-X32新型微机原理与接口教学系统实验箱
1、CPU系统模块独立设计，支持2种CPU系统：Intel 486 CPU系统和80386EXCPU系统。标配Intel 486 CPU系统。有机玻璃面板保护。
2、常用基础实验电路采用集成一体化设计，创新扩展模块通过20芯L_DV总线接入主板。
3、设计有嵌入式双通道虚拟示波器。
4、 配套微机控制技术辅助教学联机软件，与PC通信有USB和以太网络两种方式。
5、汇编语言和C语言支持符号化远程调试，同时支持本机调试，即PC独立调试方式。 6、汇编语言和C语言均采用工程文件组织管理。
7、支持保护模式下的编程实验。
二、详细硬件组成和结构
1、实验系统采用CPU核心板和实验模块底板分离设计，全部系统总线通过2排50针插座和实验电路主板隔离设计，确保CPU系统安全可靠，同时CPU系统板上加保护罩。
2、Intel 486 CPU核心板组成
2.1 CPU基于Intel 486 设计。
2.2 系统主控芯片采用CPLD器件EPM7128S设计。
2.3 系统监控采用256K Flash Memory W29C020设计。
2.4 用户程序和数据存储器采用128K SRAM UT621024设计。
2.5 两种与PC系统通信方式：①用CH395设计的标准USB通信；②用CH395SL设计的以太网通信。
2.6 设计有新型串行通信接口16C2550B和RS232收发器SP232EEN及其DB9接口。
2.7 总线插座提供32位数据总线、20位地址总线（可扩展为32位地址总线），数据总线支持8/16/32位存储器与I/O操作。
3、80386EX核心板组成(选配）
3.1 CPU基于80386EX设计。
3.2 系统主控芯片采用CPLD器件EPM7032S设计。
3.3 系统监控采用256K Flash Memory W29C020设计。
3.4 用户程序和数据存储器采用128K SRAM UT621024设计。
3.5 两种与PC系统通信方式：①用CH395设计的标准USB通信方式；②用CH395SL设计的以太网通信方式。
3.6 设计有RS232收发器SP232EEN及其DB9接口。
3.7 总线插座提供16位数据总线、20位地址总线（可扩展为32位地址总线），数
据总线支持8/16位存储器与I/O操作。
4. 实验电路主板组成
4.1电源：提供±5V，±12V工作电源。每路均有短路保护自恢复功能。
4.2 信号源：1）2路正负单次脉冲输出。2）8路固定脉冲输出：1MHZ、500KHZ、100KHZ、10KHZ、1KHZ、100HZ、10HZ、1HZ。3）1路0-5V模拟量输出。
4.3人机接口
1）4×4键盘矩阵。
2）8位LED发光管模块。
3）带指示逻辑电平开关12位。
4）带译码的8只高亮LED七段数码显示器。
5）音频信号输入电路，带麦克风
6）音频信号输出电路（带8Ω喇叭、蜂鸣器）
7）继电器接口控制电路。
8）直流电机及控制驱动电路。
9）三相五线步进电机20BY及驱动电路UN2003。
10）LCD12864中文液晶（兼容LCD1602字符型）显示电路。
11）8×8双色点阵显示及其驱动电路。
4.4 接口控制电路和通信实验电路
1）8路8位A/D 0809转换电路。
2）1路8位 D/A0832转换电路。
3）并行I/O接口扩展电路8255。
4）8254/8253定时/计数器接口电路。
5）8251串行口接口电路。
6）8259十六级中断控制接口电路。
7）8237A DMA数据传送接口电路。
8）74LS164串并转换电路。
4.5传感器
1）光电传感器：采用ST135，带栅格盘，可以测量电机转速，实现电机闭环控制。
4.6 配置双通道虚拟示波器（选配)
1）真正的高速双通道存储虚拟示波器，可切换为单通道提高采样率。
2）带有实时X-Y示波器：自动同步显示功能。
3）存储功能：存储/栽入/分析历史波型。
4）输入模拟电压信号幅值由软件调整，勿需硬件开关切换。
5）带有幅频/相频特性专用虚拟示波器。可以保存波型文件，图片文件，方便插入在教学课件中。
4.7 扩展接口
1）扩展全部系统总线和20线L_DV总线插座，用于接入外扩模块，开展创新实验。
2）扩展IC16插座1只，扩展IC40插座1只，用于自己设计译码器或辅助逻辑电路等。
5、可以外部扩展的创新实验模块（选配）
1）16X16点阵显示电路。
2）32位SRAM，由4片8位存储器6116组成。
3）32位开关量输入和输出电路模块。
4）41线LED音频电平显示实验电路。
5）高精度数字标尺显示实验电路。
6）USB总线通信实验电路。
6、实验线路的连接：全部信号采用排线连接或单根杜邦线连接，操作简便，连接稳定可靠。
7、机箱：外形参考尺寸：480×360×148mm，铝木合金材料，绿色环保。
三、软件功能
1、与PC通信可选USB和以太网络两种方式。
2、 PC端集成开发环境软件基于.NET开发，支持Windows XP/7/10的32位和64位系统。
3、 汇编语言和C语言支持符号化远程调试，同时支持本机调试，即PC独立调试方式。
4、 汇编语言和C语言均采用工程文件组织管理。
5、 汇编语言支持多段调试；支持寄存器、变量显示及修改；支持命令行窗口运行DEBUG32调试命令。
6、 汇编语言调试支持INT21H字符和字符串重定向显示功能（2,9号）、支持INT21H的字符和字符串远程键盘输入功能（1,10号），支持D/A虚拟仪器显示功能。
7、汇编语言支持32位保护模式编程实验，内容包括描述符、特权级变换、任务切换，8259A硬件中断、异常处理、无分页/分页存储管理等。
8、A86集成开发环境实模式下的调试软件界面 
9. A86集成开发环境调试保护模式汇编程序界面
10.A86集成开发环境调试C程序界面
三、可以实现的实验项目
3.1实模式下基础硬件实验
1、I/O地址译码程序设计实验
2、系统中断控制器程序设计实验
3、系统中断控制器级联程序设计实验
4、DMA存储器---存储器传送程序设计实验
5、DMA写操作程序设计实验
6、DMA读操作程序设计实验
7、8/16/32位存储器读写程序设计实验
8、定时器/计数器程序设计实验
9、定时/计数器音乐程序设计实验
10、8251串行通信程序设计实验
11、8255并行通信(方式0)程序设计实验
12、8255并行通信(方式1中断方式)程序设计实验
13、8255并行通信(方式1选通方式)程序设计实验
14、函数波形发生器程序设计实验
15、ADC0809模数转换(显示十六进制)程序设计实验
16、ADC0809模数转换(显示波形)程序设计实验
17、4x4键盘显示程序设计实验
18、七段数码管显示程序设计实验
19、128x64 LCD液晶显示程序设计实验
20、8x8点阵LED显示程序设计实验
21、抢答器程序设计实验
22、步进电机控制程序设计实验
23、直流电机PWM程序设计实验
24、继电器控制实验
25、交通灯控制器程序设计实验
26、电子琴程序设计
以下实验可以通过外部扩展模块实现
27、16X16点阵显示实验
28、USB 总线通信实验
30、41线LED音频电平显示实验电路
31、32位SRAM存储器读写实验。
32、32位I/O读写实验。
3.2 80x86微机原理(实模式)汇编程序设计实验
1、实验系统认识实验
2、显示程序实验
3、数据传送实验
4、数据码制转换程序设计实验
5、运算程序设计实验
6、分支结构程序设计实验
7、循环结构程序设计实验
8、子程序设计实验
9、 排序程序设计实验
10、综合程序设计实验
3.3保护模式下的实验项目
1、实模式与保护模式切换程序设计实验
2、分页存储管理实验
3、 描述符及描述符表程序设计实验
4、保护模式下任务切换CALL实验
5、保护模式下任务切换JMP实验
6、实模式保护模式转换实验
7、具有分页机制的存储器扩展程序设计实验
3.4 微机接口课程设计(综合)
1、数字录音机程序设计实验
2、数字电子钟设计实验
3、简易示波器设计实验
