TEC-XP16实验指导书

计算机组成原理

实验指导书

王潇编写

仲恺农业工程学院计算机科学与工程学院

二00八年十月

目录

第一章TEC-XP16实验计算机系统原理 (1)

§1.1TEC-XP16计算机组成原理实验系统概述 (1)

§1.2TEC-XP16机指令系统 (8)

§1.3TEC-XP16机运算器部件 (12)

§1.4TEC-XP16机内存储器部件 (15)

§1.5TEC-XP16机的控制器部件 (18)

§1.6TEC-XP16机的输入输出及中断 (22)

第二章TEC-XP16实验计算机系统实验内容 (24)

实验一基础汇编语言程序设计 (24)

实验二脱机运算器实验 (29)

实验三存储器部件教学实验 (32)

实验四组合逻辑控制器部件教学实验 (37)

实验五微程序控制器部件教学实验 (51)

实验六输入/输出接口扩展实验 (59)

实验七中断实验 (63)

实验八8位模型机的设计与实现(综合实验) (71)

附录 (74)

附录1 联机通讯指南 (74)

附录2TEC-XP16计算机组成原理实验系统简明操作卡 (77)

附录3微程序入口地址映射表 (78)

附录4指令流程框图 (80)

附录5指令流程表 (82)

附录6书写实验报告的一般格式 (86)

参考文献 (87)

第一章TEC-XP16实验计算机系统原理§1.1 TEC-XP16计算机组成原理实验系统概述

一、教学计算机系统的实现方案和硬软件资源概述

TEC-XP是由清华大学计算机系和清华大学科教仪器厂联合研制的适用于计算机组成原理课程的实验系统，主要用于计算机组成原理和数字电路等的硬件教学实验，同时还支持监控程序、汇编语言程序设计、BASIC高级语言程序设计等软件方面的教学实验。它的功能设计和实现技术，都紧紧地围绕着对课程教学内容的覆盖程度和所能完成的教学实验项目的质量与水平来进行安排。其突出特点是硬、软件基本配置比较完整，能覆盖相关课程主要教学内容，支持的教学实验项目多且水平高。其组成和实现的功能如图1.1.1所示。

图1.1.1 硬件实现的实际计算机系统图

从图1.1.1可以看到，该计算机硬件系统组成中，功能部件是完整齐备的，运算器、控制器、存储器、输入输出接口、计算机总线等配备齐全，还可以接通PC机仿真终端执行输入输出操作，同时实现了微程序方案的和硬连线方案的2种控制器。

从计算机组成原理课程教学需求的角度看，该计算机软件系统的组成也是完整的，支持简单的高级语言（包括浮点运算指令和基本函数运算功能），汇编语言（支持基本伪指令功能）和二进制的机器语言，配有自己的监控程序，以及PC机仿真终端程序等。

二、教学计算机指令系统的设计目标和指令格式

合理地确定一台计算机的指令系统，无论对计算机厂家还是对最终用户来说都是十分重

要的事情，它密切关系到计算机设计与实现的复杂程度和生产成本，计算机使用的难易程度和运行效率。对主要用于教学和教学实验目的的计算机，特别是对于一台16位字长的教学计算机来说，确定其指令系统，更多地应关注它在教学过程中的作用和使用方法，至少应解决好以下几个问题：

1、指令格式和功能的典型性，即选择DLX指令集结构，适当靠拢RISC机的指令格式，包括尽可能小的指令集，简化的寻址方式。这样做不仅可以简化教学计算机的结构，实现简单，易于实现指令流水，重要的是选用有良好典型性的指令格式和功能，讲课时更容易完整地讲解清楚这套指令系统和控制器设计，有利于教学内容的整体安排。

2、指令系统要有一定的完备程度，给出的指令格式适当规范，指令分类合理，指令执行步骤容易理解，符合人们通常的编程使用习惯，有较好的易学易用性，确保选用这套指令系统，能方便地设计教学计算机的配套软件。

3、更高的可扩充性，即为学生添加各种新的指令留下比较充足的余地，为此可以把完整系统中的指令划分为必备的基本指令（由设计者实现）和待扩展的保留指令（由学生设计实现）2大类；在扩展新的指令时，实现手段要适当简单，但要有比较多的设计内容和选择余地，以便更好地培养学生的创新意识和开创能力，有利于深化教学内容。

4、符合教学计算机的特定要求。对16位字长的计算机，指令的操作码部分可以选择为固定长度；再结合我们所选用的运算器器件Am2901芯片内含16个通用寄存器的特点，寄存器寻址方式需要使用4位的形式地址。如果需要，还可以指定16个累加器中的几个为专用的寄存器，以便最大程度地简化教学机硬件组成，简化指令执行流程设计。

遵照上述思路，最终确定了教学计算机的指令格式，如图1.1.2所示。这套指令系统支持单字指令和双字指令，第一个指令字的高8位是指令操作码字段，低8位和双字指令的第二个指令字是操作数地址字段，分别有3种用法。

图1.1.2 教学机的指令格式

8位指令操作码（记作“IR15~IR8”），各位的含义如下：

IR15、IR14 用于区分指令组：0×表示A组，10表示B组，11表示C、D组；

IR13 用于区分基本和扩展指令：0表示基本指令，1表示扩展指令；

IR12 用于简化控制器的实现，暂定该位的值为0；

IR11~IR8 用于区分同一指令组中的不同指令（最多16条）；

IR11 还用于区分C、D组指令（每组最多8 条）：0表示C组，1 表示D组。

第一个指令字中的操作数地址字段可以给出：4位的通用寄存器编号（DR代表目的寄存器，SR代表源寄存器），8位的IO端口地址，8位的相对变址偏移量。第二个指令字中的操作数地址字段用于给出16位的立即数，16位的直接内存地址，或者16位的变址偏移量。

三、教学计算机的硬件组成和设计概述

作为教学和教学实验使用的计算机，其硬件结构和组成设计，要比较好地体现出尽可能多的主要教学内容，包括功能部件划分清晰，设计合理，它们之间连接关系适当规范等。

TEC-XP16的硬件系统由以下几个基本部分组成：运算器部件、控制器部件、内存储器系统和串行接口线路；此外还设置了辅助电路和扩展电路两个辅助部分，各个部分被划分在电路板的不同区域，如照片图1.1.3所示，基本组成部分的线路逻辑框图如图1.1.4所示。

从图1.1.3中我们可以看到，教学计算机运算器部件是选用4片位片结构的4位长度的运算器Am2901芯片实现的。该芯片包含完成算术和逻辑运算功能的ALU，双端口控制读出、单端口控制写入的16个累加器和完成乘除法运算的乘商寄存器等功能部件，从功能和组成两个方面都比较好地体现了运算器部件的教学内容。从图1.1.4可以看到运算器和其它部件的连接关系，它只能接收教学机内部总线IB送来的16位数据，其运算结果直接送到地址寄存器AR的输入端，或者经过2个8位的开关门电路送到内部中线IB。运算结果的标志位信息送到标志位寄存器FLAG，FLAG的输出可以经过一个8位的开关门送到内部总线IB。

在教学计算机控制器部件设计中，同时实现了微程序和硬连线的两种控制器，并可以通过拨动一个开关完成两种控制器之间的切换。两种控制器主要都由一片高集成度MACH器件实现，这一实现方案为简化修改与扩展控制器功能的操作，改善教学实验效果有重要作用，是本教学计算机系统非常显著的一个特色。在MACH芯片之外，还用到了确定微指令执行次序的一片Am2910芯片，用作指令寄存器IR的2片8位的寄存器电路，1片传送IR低位字节内容到内部总线IB的开关门电路。指令寄存器接收从内存储器读出并传送到内部总线IB的指令，其全部16位输出送到MACH芯片的输入引脚，其低8位内容还要经一个开关门送到内部总线IB。

在教学计算机存储器部件设计中，出于简化和容易实现的目的，选用静态存储器芯片实现内存储器系统，包括了唯读存储区（ROM，存放监控程序等）和随读写存储区（RAM）两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容量8KB的芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的芯片实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分成3组，其地址空间分配关系是：0-1777h用于第一组ROM，固化监控程序，2000-2777h用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作为监控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩展内存容量的教学实验。

关于计算机中的接口线路，教学计算机提供了2路串行接口（INTEL 8251），以支持接

入PC机作为教学计算机的仿真终端完成输入输出操作；第一个串口的端口地址分配80h/81h，第二个串口的端口地址可以由用户选择。作为扩展实验内容，也可以通过在一个40芯的器件插座上插上其他标准接口线路（例如INTEL 的8255、8253 等）并适当接线，完成常用接口线路的输入输出操作。在教学计算机总线部件设计中，选用单总线结构，数据总线、地址总线和控制总线都比较简单，保证教学机的正常运行并体现出总线设计的基本原理。图1.1.5给出了各个部件如何通过总线相互连接在一起，从而构成一台能够正常运行的计算机系统。

图1.1.3 TH-union（计原16）教学计算机系统组成

图1.1.4 计原16位教学计算机线路逻辑框图

5

图1.1.5 部件之间的连接关系和信息传送路径

数据总线被划分成内部总线IB（在CPU 一侧）和外部总线DB（在存储器和串行接口一侧）两部分，它们之间通过2片8位的双向三态门电路连接在一起。3组存储器芯片的数据输入输出引脚都直接连接在一起，连接到16位的数据总线DB上，串行接口芯片的8位数据输入输出引脚只与数据总线DB的低8位（DB7-DB0这8位）相连接。

地址总线的构成比较特殊，仅地址寄存器AR一个来源，AR又只接收ALU一路输入。内存储器和接口电路的地址都来自于地址总线AB（地址寄存器AR 的输出），地址总线的最高3位送到1片3-8译码器，地址总线的低位字节中的高4位（规定最高一位必定为1）送到另外1片3-8译码器，分别产生存储器芯片的8个片选信号和接口电路的8个片选信号。

控制总线提供内存和串口的读写命令，是把控制器提供的3位控制信号送1片双2-4译码器得到的，以决定有无内存或接口读写，若有，是和内存还是接口工作，执行的是读还是写操作。内存和CPU选用同步方式运行，串行接口和CPU选用状态查询方式工作。

通过图1.1.5简单地看一下教学计算机每个部件的运行环境和相关功能的执行过程。

运算器部件中的ALU可以对两路输入数据A和B执行3种算术或5种逻辑运算功能，其两路输入可来自芯片内部的寄存器堆送出来的数据（是由指令寄存器IR的两个寄存器编号选定的寄存器的内容，还设置有锁存线路），或来自芯片外的内部总线IB的数据，其运算结果可以在芯片内部被直接写入寄存器堆，或送到芯片外被直接连接到地址寄存器AR、或经过支持三态逻辑的开关门送到内部总线IB。ALU运算产生的4个标志位的值被保存进芯片外部的Flag 寄存器。运算器部件中的寄存器堆暂存用于ALU运算的数据和运算的中间结果。

控制器部件将依据指令内容和指令执行步骤信息来提供管理计算机各个部件运行所必需的控制信号，指令寄存器IR接收从内存储器读出来的指令内容，其输出被送到MACH芯片的输入引脚，由MACH（也包括Am2910芯片，图中未画）产生指令执行步骤信号，并为各个部件提供每一个执行步骤要用到的全部控制信号。指令寄存器低位字节的内容可以经过带三态逻辑的开关门送到内部总线，用作为运算器部件的外部输入数据D的一个来源。

内存储器用于保存运行中的程序和数据，可读可写。读写操作的第一步是为其提供内存单元的地址，即把ALU的输出内容写进地址寄存器AR，第二步是执行读或者写操作。为读操作时，若读出的是指令则经过数据总线DB和内部总线IB写进指令寄存器IR，若读出的是数据应经过数据总线DB和内部总线IB、经过运算器的D输入引脚写到运算器寄存器堆中一个寄存器。这个寄存器由指令字中的目的寄存器字段指定。为写操作时，把由指令字的一个字段指定的寄存器堆中的一个寄存器的内容经内部总线IB和数据总线DB写进存储器的一个存储单元。

串行接口用于执行数据的输入输出操作。输入输出操作的第一步是为接口芯片提供入出端口地址，即把指令寄存器低位字节的内容（IO端口地址）经过内部总线和运算器部件写进地址寄存器AR，第二步是执行输入或者输出操作，若执行输入指令IN，则应从接口芯片读出一个8位的数据并经过数据总线DB和内部总线IB写进寄存器堆中的R0寄存器，若执行输出指令OUT，则需要把寄存器堆中的R0寄存器的内容经过内部总线IB和数据总线DB写入接口芯片。接口芯片与输入输出设备之间的数据传送过程无需另外管理，会自动完成。

在教学计算机系统中，实现并提供了简明、常规的中断处理能力，在支持多级的中断嵌套实验方面，这个系列的教学计算机有非常明显的特色。

四、主要技术指标

1、机器字长16位, 即运算器、主存、数据总线、地址总线均是16位。

2、基本指令系统支持多种基本寻址方式。其中部分指令已实现, 用于设计监控程序和用户的常规汇编程序, 尚保留多条指令供用户自己实现。

3、主存最大寻址空间是18K字,可进行主存储器扩展实验。

4、运算器由4片位片结构器件AM2901级联而成, 片间用串行进位方式传递进位信号。ALU 实现8种算术与逻辑运算功能, 内部包括16个双端口读出、单端口写入的通用寄存器, 和一个能自行移位的乘商寄存器。设置C、Z、V、S四个状态标志位。运算器实验可以有脱机和联机两种实验方式。

5、控制器采用微程序和组合逻辑两种控制方案实现。组合逻辑控制器用的是LATTICE公司

的CPLD的芯片。在做控制器实验时，用户可按基本指令的格式和流程扩展指令，编写程序使新老指令同时运行。

6、主机上安装有一路INTEL8251串行接口，可直接接计算机终端, 或接入一台PC机作为自己的仿真终端。另保留一路为用户扩展用，可完成串口初始化，双机通讯等实验。

7、主机可完成三级中断实验和中断嵌套实验。

8、实验箱有自己的监控程序（操作系统），支持多种实验方式（如：单步/连续，手动置指令/从内存读指令等），监控源码开放，用户可以修改。

9、配有简单的逻辑笔电路，可以测量板上各个信号的电压。

10、用作组合逻辑控制器的MACH芯片和实验箱上的XILINX的FPGA芯片也可用于实现各种时序电路和组合逻辑电路实验。

11、实验箱上XILINX的FPGA芯片可以实现流水和非流水两种CPU方案，还可完成高速缓冲存储器（CHACHE）的教学实验。

12、实验箱支持比较正规的汇编语言设计和BASIC语言设计。

13、实验箱配套指令级和微指令级的仿真软件。

§1.2 TEC-XP16机指令系统

一、教学计算机的指令系统概述

在字长为16位的教学计算机系统中，规定指令的位数也是16位的倍数，支持单字指令和双字指令，指令格式要规范和简单，尽量向DLX指令集结构靠拢，使其有一定的完备性和更好的典型性。从有利于教学实验考虑，把指令划分为基本指令（已经由设计者和制作厂家实现）和扩展指令（留待进行教学实验的同学实现）两大类。

对指令的格式说明如图1.2.1所示：

图1.2.1 指令格式

指令操作码由8位组成（记作“IR15~IR8”），各位的控制作用有所不同：

(1) IR15、IR14用于区分指令组：0X表示A组，10表示B组，11表示C、D组；

还要用IR11区分C、D组：IRH11=0为C组，IRH11=1为D组。

(2) IR13用于区分基本和扩展指令：IRH13=0为基本指令，IRH13=1为扩展指令。

(3) IR12用于简化控制器实现，暂定该位的值均为0。

(4) IR11~IR8用于区分同一指令组中的不同指令。

按不同的分类标准，可以把16位机的指令划分成不同的指令组，例如：

从指令长度区分，有单字指令和双字指令，也允许定义与使用3字指令。

从操作数的个数区分，有双操作数指令、单操作数指令和无操作数指令。

从使用的寻址方式区分，有采用寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即数寻址、直接寻址、变址寻址、相对寻址、堆栈寻址等多种基本寻址方式的不同类别指令。

从指令功能区分，有算术和逻辑运算类指令、读写内存类指令、输入/输出类指令、转

移指令、子程序调用和返回类指令，还有传送、移位、置进位标志和清进位标志等指令。

依照指令的执行步骤，可以把教学计算机的指令划分为如下4 组。

A组：基本指令ADD、SUB、AND、OR、XOR、CMP、TEST、MVRR、DEC、INC、SHL、SHR、JR、JRC、JRNC、JRZ、JRNZ

扩展指令ADC、SBB、RCL、RCR、ASR、NOT、CLC、STC、EI、CI、JRS、JRNS、JMPR B组：基本指令JMPA、LDRR、STRR、PUSH、POP、PSHF、POPF、MVRD、IN、OUT、RET

C组：扩展指令CALR、LDRA、STRA、LDRX、STRX

D组：基本指令CALA

扩展指令IRET

这种分类办法，是为了突出指令执行步骤的划分结果，有利于讲解控制器设计技术。

A组指令完成的是通用寄存器之间的数据运算或传送，或其它几项特殊的操作，在取指之后可一步完成。

B组指令完成的是一次内存或I/O读、写操作，在取指之后可两步完成，第一步把要使用的地址传送到地址寄存器AR中，第二步执行内存或I/O读、写操作。

C组指令在取指之后可三步完成，其中CALR指令在用两步完成一次写内存之后，第三步执行寄存器之间的数据传送；而其它指令在第一步置地址寄存器AR，第二步读内存（即取得一个内存单元的地址）并传送到地址寄存器AR，第三步执行另外一次读、写内存的操

作。

D组指令完成的是两次读、写内存操作，在取指之后可四步完成。

十六位的教学机系统，实现了上面4组中的29条基本指令，用于支持教学机的监控程序和简单的汇编语言程序设计。保留了其余19条扩展指令，供学生在教学实验中进行扩展，即完成对这些指令的设计与调试，当然，还可以扩展另外一些指令。

为了支持汇编语言程序设计，每一条指令分配了一个汇编语句名，其命名规则是：用一个英文单词或其缩写形式（2~4个字母）给出一个汇编语句名，例如ADD、SUB、MVRR、MVRD、JR、JMPA、STRX 等。

其中的1~2个字母可能涉及到操作数寻址方式，具体规定如下：

用R代表寄存器寻址，例如ADD R0,R1 语句表示R0←R0+R1；MVRR R0,R1 语句表示把寄存器R1的内容传送到寄存器R0；在R字母两侧加上方括号，代表寄存器间接寻址，例如STRR [R8],R9 语句表示把R9的内容传送到以寄存器R8的内容为地址的内存单元之中；

用D表示立即数寻址，例如MVRD R3,1234语句表示R0←立即数1234；

用X表示变址寻址，例如LDRX R1,12[R2]语句表示把变址寄存器R2的内容与变址偏移量12 相加作为内存地址，进行读操作，读出的数据传送的寄存器R1；

用A表示直接地址寻址，例如JMP A 2008语句表示转移到2008 单元之处，STR A [2000], R2 语句表示把R2 的内容写入到地址为2000 的内存单元之中。

二、基本指令汇总表

表1.2.1 基本指令汇总表

注：①表中CZVS 一列，* 表示对应的状态位在该指令执行后会被重置；

·表示对应状态位在该指令执行后不会被修改。

②运算器芯片中有16 个通用寄存器（累加器）R0~R15，其中：

R4 用作16 位的堆栈指针SP；R5 用作16 位的程序计数器PC；

其余寄存器用作通用寄存器，即多数双操作数指令和单操作数指令中的DR、SR。

三、扩展指令汇总表

表1.2.2 扩展指令汇总表

注：①表中CZVS 一列，* 表示对应的状态位在该指令执行后会被重置；

·表示对应状态位在该指令执行后不会被修改。

②扩展指令的功能、格式、操作码和操作数地址字段的确定，留给同学自己设计。表中给出的只是

可能的一种选择，但同学们一定要认识到，这里的基本指令和扩展指令共同构成教学计算机的完整的指令系统，彼此需要协调，至少不能有冲突。

§1.3 TEC-XP16机运算器部件

运算器是计算机硬件系统传统的5大功能部件之一，承担执行运算和暂存运算数据的功

能，通常由执行算术逻辑运算功能的ALU线路、暂存参加ALU运算的数据和中间运算结果的通用寄存器组、支持乘除法运算的专用寄存器三部分组成，三个部分之间通过多路选择器线路实现连接，从而构成一个完整的运算器部件。

TEC-XP16教学计算机的运算器部件，主体部分由4片4位长度的位片结构的运算器芯片Am2901组成，每片Am2901可以接收来自内部总线IB的4位输入数据，其4位输出都直接送到地址寄存器AR的不同字段（AR不属于运算器的组成部分，图中用虚线框表示），并且经过支持三态功能的开关门电路送到内部总线IB。还要使用MACH芯片内部的部分电路提供ALU 最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号，使用一片GAL20V8实现4位的标志位寄存器FLAG，接收ALU输出的4个标志位信号和来自内存堆栈区的4位数据（用于恢复现场状态信息），FLAG的4位输出可以经过一片带支持三态功能的开关门电路送到内部总线IB，用于保存现场状态信息到堆栈区。教学机运算器部件的组成线路和信息连接关系如图1.3.1所示。

图1.3.1 运算器组成线路和信息连接关系

运算器部件的教学实验，要在教学计算机主板上进行，既可以在脱机方式下完成，也可以在联机方式下完成。

脱机运算器实验方式是指使运算器部件完全脱离与计算机主机其他部件正常的连接关系，在完全孤立出来的运算器上进行的教学实验。此时，只能通过数据开关拨入参加运算的数据，通过微型开关提供操作运算器运行所必需的控制信号，通过信号指示灯观察运算结果，操作简单，实验结果清晰易理解。图1.3.2为16位运算器脱机实验的环境，在计原16系统中，运算器最低位的进位输入信号Cin和左右移位输入信号RAM0、Q0、RAM15、Q15是由MACH 芯片内部的SHIFT线路提供的，图左侧的长方形部分是MACH内部的线路。16个开关拨入的数据经开关门电路送到内部总线，内部总线与运算器的输入端D15~D0已经连接。23位的微型开关的不同组合完成不同的控制，其各编码对应的控制功能给出在表1.3.1。

图1.3.2 脱机运算器实验的环境

联机实验方式是指在运算器部件与计算机主机保持正常连接关系，教学计算机可以正常执行指令的情况下进行的以运算器为重点的教学实验。此时，可以通过指令提供参加运算的数据，通过控制器提供操作运算器运行所必需的控制信号，通过信号指示灯或者通过运行监控程序观察运算结果，操作略显复杂，涉及到目前尚未讲解到的如何让控制器提供运算器实验所要求的控制信号的办法，有一定难度，当然完成实验后的收获也会更大，提前接触到控制器部件的一些内容。

表1.3.1 微型开关各编码对应的控制功能表

§1.4 TEC-XP16机内存储器部件

内存储器是计算机中存放正在运行中的程序和相关数据的部件。在教学计算机存储器部件设计中，出于简化和容易实现的目的，选用静态存储器芯片实现内存储器的存储体，包括唯读存储区（ROM，存放监控程序等）和随读写存储区（RAM）两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容量8KB的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分成3组，其地址

空间分配关系是：0-1777h用于第一组ROM，固化监控程序，2000-2777h用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作为监控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩展内存容量（存储器的字、位扩展）的教学实验。内存储器和串行接口线路的组成如图1.4.1所示。

图1.4.1 内存储器和串行接口电路

地址总线的低13位送到ROM芯片的地址线引脚（RAM芯片只使用地址总线的低11位），用于选择芯片内的一个存储字。用于实现存储字的高位字节的3个芯片的数据线引脚、实现低位字节的3个芯片的数据线引脚分别连接在一起接到数据总线的高、低位字节，是实现存储器数据读写的信息通路。数据总线要通过一个双向三态门电路与CPU一侧的内部总线IB 相连接，已完成存储器、接口电路和CPU之间的数据通讯，如图中的虚线部分所示。

这里用到3个译码器电路，其中一片74LS138译码器芯片接收地址总线最高的3位地址信

息，当需要内存工作时，由这片译码器产生内存芯片的8个片选信号，以选择哪一个空间范围的内存区可以读写。另外一片74LS138译码器芯片接收地址总线低位字节的最高4位地址信息（最高一位恒定为1），当需要接口电路工作时，由这片译码器产生接口芯片的8个片选信号，以选择哪一个接口电路可以读写。一片74LS139双二-四译码器芯片接收控制器送来的3 位控制信号MIO（有无内存或者接口电路要读写）、REQ（是内存还是接口电路要读写）、WE（是读操作还是写操作），当这3位控制信号的组合为1××、000、001、010、011时，译码器将产生读内存操作、写内存操作、读接口操作、写接口操作、内存和接口芯片都无读写操作的控制信号。

在这里还要说明如下两个问题。第一，要扩展8K字的存储空间，需要使用2片（每一片有8KB容量，即芯片内由8192个单元、每个单元由8个二进制位组成）存储器芯片实现。第二，当存储器选用58C65ROM芯片时，它属于电可擦出的EPROM器件，可以通过专用的编程器软件和设备向芯片的写入相应的内容，这是正常的操作方式。也可以通过写内存的指令向芯片的指定单元写入16位的数据，只是每一次的这种写操作需要占用长得多写入时间，例如几百个微秒，可以通过运行完成等待功能的子程序来加以保证。对58C65 ROM 芯片执行读操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低点平，使能控制信号（/OE）为低电平，读写命令信号（/WE）为高电平，读58C65 ROM 芯片的读出时间与读RAM 芯片的读出时间相同，无特殊要求；对58C65 ROM 芯片执行写操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低电平，使能控制信号（/OE）为高电平，读写命令信号（/WE）为低电平，写58C65 ROM 芯片的维持时间要比写RAM 芯片的操作时间长得多。为了防止对58C65 ROM芯片执行误写操作，可通过把芯片的使能控制引脚（/OE）接地来保证，或者确保读写命令信号（/WE）恒为高电平。

串行接口芯片的8位数据线引脚连接到数据总线DB的低位字节，它与CPU之间每次交换8位信息，属于并行操作关系。串行接口芯片和设备之间的连接，是通过连接到设备端的另外一个串行接口芯片完成的，在两端的接口芯片之间以串行方式实现通讯，即遵从一定的通讯协议，对8位的数据采用逐位传送的方案处理，并把信号的电平从TTL电路的0~4V左右提高到正负12V或者0~12V左右，以增强信号传送过程中的抗干扰能力，图中的MAX202芯片就是采用倍压方案完成电平转换功能的，有了这个芯片就可以不再使用直流+12V和-12V两路电源了。

§1.5 TEC-XP16机的控制器部件

控制器部件是计算机系统传统的5大功能部件之一，其作用是依据指令内容和指令的执行步骤信号等向计算机的各个部件提供它们每一个步骤协同运行所需要的控制信号。教学计算机系统同时实现了微程序和硬连线方案的两种控制器，其总体组成如图1.5.1所示。从两种控制器的组成来看，都包括：程序计数器PC，是选用在运算器的通用寄存器组中的R5实现的，图中用虚线表示；指令寄存器IR，是选用2片8位的寄存器电路实现的，还用到一片传送IR低位字节内容到内部总线IB的开关门电路；最重要的是一片有130多个输入输出管脚、由一万个门电路组成的CPLD器件MACH芯片，其内部的线路组成和实现的功能都比较复杂，微程序控制器还包括确定微指令执行次序的一片Am2910 芯片。

图1.5.1 教学机计算机控制器的总体组成

逆向工程实验指导书

实验一：逆向工程技术实验三维测量操作 一、实验目的 了解逆向工程的基本原理和工作流程，初步掌握使用柔性关节臂式三坐标扫描仪系统对样件进行测量的方法，并了解利用测量所得的数据进行三维重构的过程。 二、实验的主要内容 样件外形测量与三维重构。 三、实验设备和工具 柔性关节臂式三坐标扫描系统 装有IMAGEWARE软件的计算机 四、实验原理 1、三维测量的方法简介 不同的测量对象和测量目的，决定了测量过程和测量方法的不同。 2、非接触式测量的三角测量原理 激光探头的测量原理目前均以三角法为主。如下图所示，激光由激光二氧化碳激光发生器产生，经聚光透镜（F1）投射到工件表面，由于光束反射作用，部份光源经固定透镜（F2）聚焦后投射在光传感器（D）上。当物体沿y方向上下运动或者探头沿y方向移动，其散射光投射在光传感器的位置（X）亦将改变。 2、柔性关节臂式三坐标扫描仪系统简介 柔性关节臂式三坐标扫描仪系统由柔性关节臂式（FARO）三坐标测量机和Kreon激光扫描系统构成。 Kreon激光扫描系统是基于激光截面三角测量的原理，对工件表面进行非接触式的扫描，在激光线条上采集非常密集的数字化(坐标)点，通过与电子控制器(ECU)的连接，记录激光线与工件相交的位置。摄像机摄取激光线位置获得立体影像，ECU电子控制器对每条激光线条上所记录的600个坐标点在Z轴方向的位置，以初始校正时所记录的绝对零位为依据作重复计算。 3、三坐标测量技术在逆向工程上的应用 测量数据的三维实体重构是目前逆向工程领域研究的“瓶颈”，实际应用中，因原始数据的获取方式、三维重构支撑环境、三维重构方法和目标不同，其理论依据、技术路线、算法和工作内容有较大差异。 数据压缩、曲线曲面的光顺处理噪声去除、数据匀化数据预处理曲面重构特征提取与数据分块 五、实验方法和步骤 1、Kreon激光扫描系统数据处理”-->“SELECT MACHINE”，在对话框中选“FARO Arm.par”，按OK，跟着会出现一个读取ECU的进程。 “Services”-->“Positioning” 将工件放在台面上使扫描头能扫到所有要扫的面。被扫工件应先喷上显像剂 Digitization --> Add digitization：Name(Path) 按Run digitization定义步距、频率等 按Record开始扫描，一个方向扫完后，可用Face检查，未扫到部分再换方向局部补扫。将已扫的结果点云过滤。 将结果输出，保存为逆向工程软件所用的格式文件。 2、在逆向工程软件中处理测量所得的数据，并进行曲面重构，得到计算机三维模型，最后在三维CAD软件中完成样件的三维造型设计。

电子技术基础实验指导书

《电子技术基础》实验指导书 电子技术课组编 信息与通信工程学院

实验一常用电子仪器的使用 一、实验类型-操作型 二、实验目的 1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法。 2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 三、实验原理 在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。

图1－1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1、示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点： 1）、寻找扫描光迹 将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：①适当调节亮度旋钮。②触发方式开关置“自动”。③适当调节垂直（）、水平（）“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基线的方向。） 2）、双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。 3）、为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。 4）、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。 有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被

光电材料与器件实验指导书

《光电材料与器件》实验指导书 何宁编 桂林电子科技大学信息与通信学院 2008年12月

实验一光电池及LED光源特性测试 一．实验目的 1 理解光电池的光电转换机理及主要特性参数。 2 理解LED光源的电光转换机理、驱动方式及主要特性参数。 3 掌握两种器件的应用及参数的测试方法。 二．实验内容 1 测量光电池的开路电压、短路电流和伏安特性。 2 测量LED光源的驱动特性及电光转换效率。 三．实验原理 光电池是由一个面积较大的PN结构成，它是一种直接将光能转换成电能的光电器件，这种器件是利用光生伏特效应，当光线照射到P-N结上时，就会在P-N结两端出现电动势（P区为正；N区为负），若负载接入PN结两端，光电池就有功率输出。光电池对不同的波长的光反映的灵敏度是不同的，按制作材料不同可分为硅光电池和硒光电池，光谱特性如图1所示。 图1 光谱特性图2 光电特性 图1中硅光电池的光谱响应范围是波长4000?——12000?，在波长为8000?时达到峰值，而硒光电池的峰值出现在5000 ?左右，波长的范围是3800——7500?，1埃=0.1nm。 图2中硅光电池的开路电压与光照是一种非线性关系，当光照强度在200勒克斯时就趋向饱和。而短路电流在很大的范围内与光照成线型关系，因此使用光电池作为测量元件使用时，应该把它当成电流源的形式来研究，因为短路电流与光强是线性的，处理起来比较方便，而不要当成电压源使用。需要说明的是这里说的短路电流与开路电压与平时意义上不同，它是指外负载电阻相对与内阻非常小时候的电流值，以及外负载很大时的端电压。实验时外负载电阻<15Ω时，就认为是短路电流，而>5.0K时，就认为是开路电压。经实验证明外负载越小线性度越好。 不同颜色的光有不同的波长，因此光电池的光照频率也不同，光电池的频率特性是指输出电流随调制光的频率变化的关系，图3分别表示硅光电池与硒光电池的频率响应曲线，可见硅光电池有较好的频率特性，而硒光电池则较差。太阳能辐射能量主要集中在1.3-32um的波长范围，表面温度近6000K的太阳能辐射出的能量95%以上的部分分布在波长小于2um的光谱范围。而对于温度为几百K的物体其辐

逆向工程设计

机械零部件逆向工程设计认知 与操作实验 学院（部）：机械工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师：陈清华陈加胜 2013年 6 月25日

机械零部件逆向工程设计认知与操作实验 一、实验认知 1.概念解释 逆向工程（又称逆向技术），是一种产品设计技术再现过程，即对一项目标产品进行逆向分析及研究，从而演绎并得出该产品的处理流程、组织结构、功能特性及技术规格等设计要素，以制作出功能相近，但又不完全一样的产品。逆向工程源于商业及军事领域中的硬件分析。其主要目的是，在不能轻易获得必要的生产信息下，直接从成品的分析，推导出产品的设计原理。 逆向工程可能会被误认为是对知识产权的严重侵害，但是在实际应用上，反而可能会保护知识产权所有者。例如在集成电路领域，如果怀疑某公司侵犯知识产权，可以用逆向工程技术来寻找证据。其工作流程图如下： 图1 逆向工程的工作流程 2.逆向工程的应用领域 逆向工程技术已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，并成为实现新产品快速开发的重要技术手段。一般来说，逆向工程包括形状反求、工艺反求和材料反求等几个方面。在机械领域的实际应用中，主要包括以下几个方面： ①对已有零件的复制，再现原产品的设计意图； ②当原始设计不可得时，用于对已有产品的改型或仿型设计； ③在设备维修中对个别损坏或磨损零件的复制； ④在美学设计特别重要的领域，通常采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，再通过逆向工程进行设计； ⑤当设计需要实验才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法，例如，在航天航空领域，为了满足空气动力学等要求，需要进行风洞实验的产品模型； ⑥数字化模型的检测，如检验产品的变形分析、焊接质量以及零件实物与CAD 模型的比较等。 二、实验操作 1.实验仪器介绍 逆向工程能在拥有现有物理部件之上，利用激光扫描仪、结构光源转换仪或射线断层成样品 3D 点数据 测量 点数据 处理 CAD 曲面创建 CAD 曲面造型 由CAD 生成NC 程序 由CAD 生成STL 文件 模具NC 生成 快速成型 制造 模具 成型 批量加工

电子技术实验指导书

实验一常用电子仪器的使用方法 一、实验目的 了解示波器、音频信号发生器、交流数字毫伏表、直流稳压电源、数字万用电表的使用方法。二实验学时 2 学时 三、实验仪器及实验设备 1、GOS-620 系列示波器 2、YDS996A函数信号发生器 3、数字交流毫伏表 4、直流稳压电源 5、数字万用电表 四、实验仪器简介 1、示波器 阴极射线示波器（简称示波器）是利用阴极射线示波管将电信号转换成肉眼能直接观察的随时间变化的图像的电子仪器。示波器通常由垂直系统、水平系统和示波管电路等部分组成。垂直系统将被测信号放大后送到示波管的垂直偏转板，使光点在垂直方向上随被测信号的幅度变化而移动；水平系统用作产生时基信号的锯齿波，经水平放大器放大后送至示波管水平偏转板，使光点沿水平方向匀速移动。这样就能在示波管上显示被测信号的波形。 2、YDS996A函数信号发生器通常也叫信号发生器。它通常是指频率从0.6Hz至1MHz的正弦波、方波、三角波、脉冲波、锯齿波，具有直流电平调节、占空比调节，其频率可以数字直接显示。适用于音频、机械、化工、电工、电子、医学、土木建筑等各个领域的科研单位、工厂、学校、实验室等。 3、交流数字毫伏表 该表适用于测量正弦波电压的有效值。它的电路结构一般包括放大器、衰减器（分压器）、检波器、指示器（表头）及电源等几个部分。该表的优点是输入阻抗高、量程广、频率范围宽、过载能力强等。该表可用来对无线电接收机、放大器和其它电子设备的电路进行测量。 4、直流稳压电源： 它是一种通用电源设备。它为各种电子设备提供所需要的稳定的直流电压或电流当电网电压、负载、环境等在一定范围内变化时，稳压电源输出的电压或电流维持相对稳定。这样可以使电子设备或电路的性能稳定不变。直流电源通常由变压、整流、滤波、调整控制四部分组成。有些电源还具有过压、过流等保护电路，以防止工作失常时损坏器件。 6、计频器 GFC-8010H是一台高输入灵敏度20mVrms，测量范围0.1Hz至120MHz的综合计频器，具备简洁、高性能、高分辨率和高稳定性的特点。 5、仪器与实验电路的相互关系及主要用途：

传感器原理与应用实验指导书解析

传感器原理与应用 实 验 指 导 书 自动化工程学院

目录 1实验一应变片单臂电桥性能实验 1实验二应变片半桥性能实验 1实验三应变片全桥性能实验 实验四压阻式压力传感器测量压力特性实验 实验五差动变压器的性能实验 实验六差动变压器测位移特性实验 1实验七电容式传感器测位移特性实验 1实验八线性霍尔传感器测位移特性实验 1实验九开关式霍尔传感器测转速实验 1实验十磁电式转速传感器测转速实验 1实验十一光电传感器测量转速实验 实验十二电涡流传感器测量位移特性实验 实验十三被测体材质对电涡流传感器特性影响实验实验十四被测体面积对电涡流传感器特性影响实验* 实验十五气敏传感器实验 实验十六湿度传感器实验

CSY－2000型传感器与检测技术实验台 说明书 一、实验台的组成 CSY－2000型传感器与检测技术实验台由主机箱、传感器、实验电路(实验模板)、转动源、振动源、温度源、数据采集卡及处理软件、实验桌等组成。 1、主机箱：提供高稳定的±15V、±5V、＋5V、±2V～±10V（步进可调）、＋2V～＋24V （连续可调）直流稳压电源；音频信号源（音频振荡器）1KHz～10KHz（连续可调）；低频信号源（低频振荡器）1Hz～30Hz（连续可调）；传感器信号调理电路；智能调节仪；计算机通信口；主机箱上装有电压、气压等相关数显表。其中，直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器都具有过载保护功能，在排除接线错误后重新开机恢复正常工作。主机箱右侧面装有供电电源插板及漏电保护开关。 2、振动源（动态应变振动梁与振动台）：振动频率3Hz～30Hz可调（谐振频率9Hz～12 Hz左右）； 3、转动源：手动控制0转/分～2400转／分、自动控制300～2200转／分。 4、温度源：常温～200℃。 5、气压源：0～20Kpa（连续可调）。 6、传感器：基本型有箔式应变片(350Ω)传感器(秤重200g)、扩散硅压力传感器(20Kpa)、差动变压器(±4mm)、电容式位移传感器(±2.5mm)、霍尔式位移传感器(±1mm)、霍尔式转速传感器(2400转/分)、磁电转速传感器(250转/分～2400转/分)、压电式传感器、电涡流传感器(1mm)、光纤位移传感器(1mm)、光电转速传感器(2400转/分)、集成温度(AD590)传感器(室温～120℃)、K热电偶(室温～150℃)、E热电偶(室温～150℃)、Pt100铂电阻(室温～150℃)、Cu50铜电阻(室温～100℃)、湿敏传感器(10～95％RH)、气敏传感器(50～2000ppm)等。 7、调理电路(实验模板)：基本型有电桥及调平衡网络、差动放大器、电压放大器、电荷放大器、电容变换器、电涡流变换器、光电变换器、温度变换器、移相器、相敏检波器、低通滤波器。增强型增加相应的配套实验模板。 8、实验台：尺寸为1600×800×750mm。实验台桌上预留了计算机及示波器安放位置。 二、电路原理

三维扫描实验指导书一资料

三维扫描实验项目指导书（一） 自动化三维扫描

目录 1.实验目的 (1) 2.实验原理 (1) 3.实验内容及步骤 (1) 3.1开机 (1) 3.2系统标定 (2) 3.3转台手动操作 (10) 3.4路径规划 (10) 3.5修改自动化程序代码 (11) 3.6自动化运行 (12) 4.注意事项 (13) 4.1使用注意事项 (13) 4.2设备注意事项 (13) 4.3安全警告 (13) 5.撰写实验报告 (14)

1.实验目的： （1）学习自动化三维扫描仪的调试及使用方法，初步掌握空间曲面三维扫描的方法。 （2）具体了解点云数据处理流程，为逆向工程技术运用奠定基础。 2.实验原理： 扫描仪工作原理： 扫描时，光栅投影装置投影数副特定编码的结构光到待测物体，成一定夹角的两个摄像头同步采集相应的图像，然后对图像进行编码和相位计算，利用三角形扫描原理、匹配技术，算解出两个摄像头公共视区内像素点得到三维坐标。 自动化三维扫描与检测系统由于其自动化程度高，可针对不同外形的产品进行最优扫描路径规划，从而高效完成检测任务，整个过程无需人为干预。 本实验使用的是武汉惟景三维科技有限公司所生产的PowerScan-Auto系列自化扫描测量与检测系统，设备由以下工业级机械臂与PowerScan-Pro1.3M扫描仪组成。 PowerScan-Pro1.3M扫描仪具体参数如下： 3 .实验内容及步骤： 3.1、开机 打开机器人控制柜电源，打开电脑。打开PowerScan软件。打开TCPIP软件，软件界面如图1.1所示，在本地端口框中输入12548，连接端口框中输入5490，目标IP地址为192.168.125.5，协议选择为TCP Client，在最下面勾选十六进制接受框，点击连接按钮，将设备、机器人和软件连接起来。（注：在自动化未运行时，需手动连接设备、机器人和软件，防止软件一直检测是否连接而造成卡顿。自动化运行前需将连接断开，自动化运行时，自动化程序会自行连接设备、机器

数字电子技术实验指导书

数字电子技术实验指导书 （韶关学院自动化专业用） 自动化系 2014年1月10日 实验室：信工405

数字电子技术实验必读本实验指导书是根据本科教学大纲安排的，共计14学时。第一个实验为基础性实验，第二和第七个实验为设计性实验，其余为综合性实验。本实验采取一人一组，实验以班级为单位统一安排。 1．学生在每次实验前应认真预习，用自己的语言简要的写明实验目的、实验原理，编写预习报告，了解实验内容、仪器性能、使用方法以及注意事项等，同时画好必要的记录表格，以备实验时作原始记录。教师要检查学生的预习情况，未预习者不得进行实验。 2．学生上实验课不得迟到，对迟到者，教师可酌情停止其实验。 3．非本次实验用的仪器设备，未经老师许可不得任意动用。 4．实验时应听从教师指导。实验线路应简洁合理，线路接好后应反复检查，确认无误时才接通电源。 5．数据记录 记录实验的原始数据，实验期间当场提交。拒绝抄袭。 6．实验结束时，不要立即拆线，应先对实验记录进行仔细查阅，看看有无遗漏和错误，再提请指导教师查阅同意，然后才能拆线。 7．实验结束后，须将导线、仪器设备等整理好，恢复原位，并将原始数据填入正式表格中，经指导教师签名后，才能离开实验室。

目录实验1 TTL基本逻辑门功能测试 实验2 组合逻辑电路的设计 实验3 译码器及其应用 实验4 数码管显示电路及应用 实验5 数据选择器及其应用 实验6 同步时序逻辑电路分析 实验7 计数器及其应用

实验1 TTL基本逻辑门功能测试 一、实验目的 1、熟悉数字电路试验箱各部分电路的基本功能和使用方法 2、熟悉TTL集成逻辑门电路实验芯片的外形和引脚排列 3、掌握实验芯片门电路的逻辑功能 二、实验设备及材料 数字逻辑电路实验箱，集成芯片74LS00（四2输入与非门）、74LS04（六反相器）、74LS08(四2输入与门)、74LS10（三3输入与非门）、74LS20（二4输入与非门）和导线若干。 三、实验原理 1、数字电路基本逻辑单元的工作原理 数字电路工作过程是数字信号，而数字信号是一种在时间和数量上不连续的信号。 （1）反映事物逻辑关系的变量称为逻辑变量，通常用“0”和“1”两个基本符号表示两个对立的离散状态，反映电路上的高电平和低电平，称为二值信息。（2）数字电路中的二极管有导通和截止两种对立工作状态。三极管有饱和、截止两种对立的工作状态。它们都工作在开、关状态，分别用“1”和“0”来表示导通和断开的情况。 （3）在数字电路中，以逻辑代数作为数学工具，采用逻辑分析和设计的方法来研究电路输入状态和输出状态之间的逻辑关系，而不必关心具体的大小。 2、TTL集成与非门电路的逻辑功能的测试 TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种逻辑门。实验采用二4输入与非门74LS20芯片，其内部有2个互相独立的与非门，每个与非门有4个输入端和1个输出端。74LS20芯片引脚排列和逻辑符号如图2-1所示。

光电检测报警器(最终稿2.0)讲解

课程设计(论文)说明书 题目：光电检测报警器 院（系）：信息与通信学院 专业：电子信息工程 学生姓名：宋永胜 学号：1200220624 指导教师：张法全 职称：副教授 2014年１１月２0 日

摘要 本设计是基于红外对管（反射式）和LM311电压比较器的光电检测报警器。 红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收管配合在一起使用时候的总称。本次设计使用红外对管（反射式）构成光电转换元件。 LM311电压比较器主要功能是电压的比较。在本次设计中LM311的功能是比较两输入端电压数值的高低，使输出翻转，去控制蜂鸣器。LM311设计运行在更宽的电源电压：从标准的±15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。其输出兼容RTL,DTL 和TTL以MOS电路。此外，LM311可以驱动继电器，开关电压高达50V，电流高达50mA。 关键字：红外对管；红外线发射管；红外线接收管；LM311电压比较器；逻辑集成电路 Abstract This design is the photoelectric detection alarm for pipe and the LM311 voltage comparator based infrared.Infrared tube is the infrared transmitting tube and an infrared photosensitive receiving tube, or an infrared receiving tube, or an infrared receiving head with term when used together. The design of infrared tube to form a photoelectric conversion element.The main function of LM311 voltage comparator voltage comparison, comparing the two input voltage value level, to make the output flip, to control the buzzer to achieve the purpose of control. The design and operation of LM311 in the power supply voltage and wider: from + 15V operational amplifier to standard single 5V power supply used in logic integrated circuit. The output is compatible with RTL, DTL and TTL in MOS circuit. In addition, LM311 can drive a relay, switch voltage up to 50V, current up to 50mA. Keywords: infrared emitting diode and a photosensitive receiving tube,；LM311 voltage comparator,；logic integrated circuit

传感器实验指导书(3个) (1)

实验平台介绍 传感器教学实验系列nextsense是针对传感器教学，虚拟仪器教学等基础课程设计的教学实验模块。nextsense系列配合泛华通用工程教学实验平台nextboard使用，可以完成热电偶、热敏电阻、RTD热电阻、光敏电阻、霍尔元件等传感器的课程教学。课程提供传感器以及调理电路，内容涵盖传感器特性描绘、电路模拟以及实际测量等。 图1 nextboard实验平台 nextboard具有6个实验模块插槽；提供两块标准尺寸的面包板，用户可自搭实验电路；为NI 数据采集卡提供信号路由，可完全替代NI数据采集卡接线盒功能，轻松使用数据采集卡资源；还为实验模块和自搭电路提供电源，既可用于有源电路供电，也可作为外接设备供电。 实验模块区共有6个插槽，分别为4个模拟插槽Analog Slot 1-4，2个数字插槽Digital Slot 1-2。数据采集卡的模拟通道和数字通道分配到实验模块区的Analog Slot 和Digital Slot 上。Analog Slot 模拟插槽用于那些需要使用模拟信号的实验模块。Digital Slot 数字插槽用于那些需要同时使用多个数字信号或脉冲信号的实验模块。 图2 模拟插槽和数字插槽

特别需要注意的是： （1）在使用所有模块之前，都要先区分模块的类型：带有正弦波标记的为模拟实验模块，需要插在Analog Slot 上使用；带有方波标记的为数字模块，需要查在Digital Slot 上使用。如果插错插槽，会导致模块工作不正常，甚至损坏模块。 （2）插拔实验模块前关闭nextboard电源。 （3）开始实验前，认真检查模块跳线连接，避免连接错误而导致的输出电压超量程，否则会损坏数据采集卡。 Nextboard的连线： （1）电源线，把220V的电源通过一个15V的直流变压器，送到实验台上。 （2）数据采集卡，将数据采集卡的插头与实验台可靠连接。

电子科技大学逆向工程实验报告作业

电子科技大学 实 验 报 告 学生姓名：马侬 学号：20152*03**0* 指导教师：何兴高 日期：2016.7.15

一．题目名称：简易记事本软件逆向分析 二．题目内容 由于记事本功能简单，稍有经验的程序员都可以开发出与记事本功能近似的小软件，所以在一些编程语言工具书上也会出现仿照记事本功能作为参考的示例。为了便于分析因此选取了一个简易的记事本，因此本实验将着重研究从源程序到机器码的详细过程而不注重程序本身的功能。另一方面简易源程序代码约130多行。本实验目的是了解源程序是怎么一步步变成机器码的又是怎么在计算机上运行起来的。 三．知识点及介绍 利用逆向工程技术，从可运行的程序系统出发，运用解密、反汇编、系统分析、程序理解等多种计算机技术,对软件的结构、流程、算法、代码等进行逆向拆解和分析，推导出软件产品的源代码、设计原理、结构、算法、处理过程、运行方法及相关文档等。随着用户需求的复杂度越来越高软件开发的难度也在不断地上升快速高效的软件开发已成为项目成败的关键之一。为了提高程序员的产品率开发工具的选择尤为重要因为开发工具的自动化程度可以大大减少程序员繁琐重复的工作使其集中关注他所面临的特定领域的问题。为此当前的IDE不可避地要向用户隐藏着大量的操作细节而这些细节包含了大量的有价值的技术。 四．工具及介绍： 在对软件进行逆向工程时，不可避免地需要用到多种工具，工具的合理使用,可以加快调试速度，提高逆向工程的效率。对于逆向工程的调试环节来说，没有动态调试器将使用的调试工作很难进行。可以看出，各种有效的工具在逆向工程中占据着相当重要的地位，有必要对它们的用法做一探讨。 PE Explorer简介：PE Explorer是功能超强的可视化Delphi、C++、VB程序解析器，能快速对32位可执行程序进行反编译，并修改其中资源。 功能极为强大的可视化汉化集成工具，可直接浏览、修改软件资源，包括菜单、对话框、字符串表等；另外，还具备有W32DASM 软件的反编译能力和PEditor 软件的PE 文件头编辑功能，可以更容易的分析源代码，修复损坏了的资源，可以处理PE 格式的文件如：EXE、DLL、DRV、BPL、DPL、SYS、CPL、OCX、SCR 等32 位可执行程序。该软件支持插件，你可以通过增加插件加强该软件的功能，原公司在该工具中捆绑了UPX 的脱壳插件、扫描器和反汇编器.，出口，进口和延迟导入表的功能，使您可以查看所有的可执行文件使用的外部功能，和其中包含的DLL或库的基础上进行分类

15电力电子实验指导书

《电力电子技术》 实 验 指 导 书

实验一锯齿波同步移相触发电路实验 一、实验目的 (1)加深理解锯齿波同步移相触发电路的工作原理及各元件的作用。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路的调试方法。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理 锯齿波同步移相触发电路的原理图参见挂件说明。锯齿波同步移相触发电路由同步检测、锯齿波形成、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成，其工作原理可参见挂件说明和电力电子技术教材中的相关内容。 四、实验内容 (1)锯齿波同步移相触发电路的调试。 (2)锯齿波同步移相触发电路各点波形的观察和分析。 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关锯齿波同步移相触发电路的内容，弄清锯齿波同步移相触发电路的工作原理。 (2)掌握锯齿波同步移相触发电路脉冲初始相位的调整方法。 六、思考题 (1)锯齿波同步移相触发电路有哪些特点? (2)锯齿波同步移相触发电路的移相范围与哪些参数有关? (3)为什么锯齿波同步移相触发电路的脉冲移相范围比正弦波同步移相触发电路的移相范围要大? 七、实验方法 (1)将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧,使输出线电压为200V（不能打到“交流调速”侧工作，因为DJK03-1的正常工作电源电压为

220V 10%，而“交流调速”侧输出的线电压为240V。如果输入电压超出其标准工作范围，挂件的使用寿命将减少，甚至会导致挂件的损坏。在“DZSZ-1型电机及自动控制实验装置”上使用时，通过操作控制屏左侧的自藕调压器，将输出的线电压调到220V左右，然后才能将电源接入挂件），用两根导线将200V交流电压接到DJK03-1的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03-1电源开关，这时挂件中所有的触发电路都开始工作，用双踪示波器观察锯齿波同步触发电路各观察孔的电压波形。 ①同时观察同步电压和“1”点的电压波形，了解“1”点波形形成的原因。 ②观察“1”、“2”点的电压波形，了解锯齿波宽度和“1”点电压波形的关系。 ③调节电位器RP1，观测“2”点锯齿波斜率的变化。 ④观察“3”～“6”点电压波形和输出电压的波形，记下各波形的幅值与宽 度，并比较“3”点电压U 3和“6”点电压U 6 的对应关系。 (2)调节触发脉冲的移相范围 将控制电压U ct 调至零(将电位器RP2顺时针旋到底)，用示波器观察同步电压 信号和“6”点U 6的波形，调节偏移电压U b (即调RP3电位器)，使α=170°，其波 形如图2-1所示。 图2-1锯齿波同步移相触发电路 (3)调节U ct （即电位器RP2）使α=60°，观察并记录U 1 ～U 6 及输出“G、K” 脉冲电压的波形，标出其幅值与宽度，并记录在下表中(可在示波器上直接读出，读数时应将示波器的“V/DIV”和“t/DIV”微调旋钮旋到校准位置)。 (4)

红外报警实验报告

西安邮电大学 实验报告 课程名称：光电系统嵌入式开发与应用实验 院系名称：电子工程学院光电子技术系 学生姓名：郭欣（27） 专业名称：光电信息科学与工程 班级：光电1308 指导教师：余娟 时间：2015年月日至2015年月日

实验三：红外报警系统 一、实验目的 1、了解发光二极管的具体应用； 2、练习自拟简单的光电系统试验； 3、了解主动式和被动式光电报警系统设计原理； 4、利用单片机进行数据采集与分析并进行声音和光报警。 二、实验器材 1、51开发板一套； 2、TSAL6200为红外发光二极管； 3、HS0038B红外一体化接收头。 三、实验原理 1、主动式红外报警 主动红外入侵报警器是由发射部分和接收部分组成，发射部分是由发光源、光源驱动组成；接收部分是由光电传感器、放大器、信号处理器等部分组成。 工作思路为：由接收部分中的红外光电传感器把光信号转换成电信号，经过电路处理后传给报是一种红外线光束遮挡型报警器，发射部分中的红外发光二极管在驱动的激发下，发出一束经过调制的红外光束(此光束的波长约在0.8～0.95微米之间)，经过防范区到达接收部分，构成了一条警戒线。正常情况下，接收部分收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡，接收部分收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。 2、应用器件介绍 发射部分和接收部分均采用单片机进行控制，红外发射和接收采用与红外遥控相同的红外发射接器件。发射部分主要器件为TSAL6200，接收部分主要器件为HS0038B。 （1）TSAL6200为红外发射二极管，波长为940nm。 （2）HS0038B为一红外一体化接收头，其内部接收红外信号频率为38kHz，周期约26μs，它同时对信号进行放大、检波、整形得到TTL 电平的编码信号，再送给单片机。管教图如下

【实验指导书】软件工程实践

1.实验目的 学习图形工具软件VISIO，掌握结构化需求分析方法，熟练绘制数据流图；学习快速原型工具的使用。 2.基本要求 （1）针对银行ATM系统进行需求分析工作，了解银行ATM系统的功能、流程； （2）安装VISIO2003以上版本软件，熟练应用Visio绘制DFD图，绘制银行ATM系统数据流图，完成系统的软件逻辑模型；（4学时） （3）安装Axure RP Pro 或者Balsamiq Mockups快速原型软件，学习绘制软件原型，完成银行ATM系统的软件原型。（4学时） 3.实验方式 上机实验 4.实验报告格式与内容（4学时，整理提交报告） （1）银行ATM系统任务分析； （2）银行ATM系统的软件逻辑模型； （3）银行ATM系统的软件原型； （4）提交绘制的图形和实验报告。

1.实验目的 学习UML和UML软件工具，掌握面向对象分析与设计方法 2.基本要求 （1）学习面向对象分析与设计方法和UML; （2）安装StarUML 和Rational Rose软件，熟练使用UML软件工具，对目标系统进行分析，完成USE CASE图，类图。（4学时） （3）选择一个USE CASE，细化其基本事件流和备选事件流，并完成每个相应的序列图、状态图、活动图，构造系统的动态模型。（4学时） （4）学习UML模型和源代码的双向工程，完善报告。（4学时） 3.实验方式 上机实验 4.实验报告格式与内容 （1）基于UML对目标系统进行分析和设计，绘制各种面向对象模型。 （2）描述UML模型和源代码的逆向工程、正向工程。 （3）提交绘制的图形和实验报告。

1.实验目的 学习PHP、.Net、JAVA集成编程环境，熟悉各语言的编码规范。 2.基本要求 （1）学习PHP语言基础，学习PHP集成编程环境EPP或PhpStorm，了解常用插件，掌握PHP断点调试功能； （2）学习.C#语言基础，学习.Net集成编程环境，掌握集成环境中的调试技术； （3）学习JAVA集成编程环境Eclipse，参考《Java编码规范及实践》，熟悉Java的编码规范。 3.实验方式 上机 4.实验报告格式与内容 选择PHP、.Net、JAVA三种语言和集成编程环境其中之一，介绍环境的基本使用方法，调试技术。

《电子技术实验1》实验指导书

实验一仪器使用 一、实验目的 1．明确函数信号发生器、直流稳压稳流电源和交流电压表的用途。 2．明确上述仪器面板上各旋钮的作用，学会正确的使用方法。 3．学习用示波器观察交流信号波形和测量电压、周期的方法。 二、实验仪器 8112C函数信号发生器一台 DF1731SC2A可调式直流稳压稳流电源一台 DF2170B交流电压表一台 双踪示波器一台 三、实验内容 1．调节8112C函数信号发生器输出1KHZ、100mV的正弦波信号，将操

2．将信号发生器输出的信号接入交流电压表测量，配合调节函数信号发生器的“MAPLITUDE POWER”旋钮，使其输出为100mV。 3．将上述信号接入双踪示波器测量其信号电压的峰峰值和周期值，并将操作方法填入下表。

四、实验总结 1、整理实验记录、分析实验结果及存在问题等。 五、预习要求 1．对照附录的示意图和说明，熟悉仪器各旋钮的作用。 2．写出下列预习思考题答案： （1）当用示波器进行定量测量时，时基扫描微调旋钮和垂直微调旋钮应处在什么位置？

（2）某一正弦波，其峰峰值在示波器屏幕上占垂直刻度为5格，一个周期占水平刻度为2格，垂直灵敏度选择旋钮置0.2V/div档，时基扫速选择旋钮置0.1mS/div档，探头衰减用×1，问被测信号的有效值和频率为多少？如何用器其他仪器进行验证？

附录一：8112C函数信号发生器 1．用途 （1）输出基本信号为正弦波、方波、三角波、脉冲波、锯齿波。输出幅值从5mv～20v，频率范围从0.1HZ～2MHZ。 （2）作为频率计数器使用，测频范围从10HZ～50MHZ，最大允许输入为30Vrms。 2．面板说明

传感器实验指导书

传感器（检测与转换）实验指导书 李欣编著

目录 实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验 (3) 实验二电阻式传感器的半桥性能实验 (6) 实验三电阻式传感器的全桥性能实验 (8) 实验四变面积式电容传感器特性实验 (10) 实验五差动式电容传感器特性实验 (13) 实验六差动变压器的特性实验 (14) 实验七自感式差动变压器的特性实验 (16) 实验八光电式传感器的转速测量实验 (18) 实验九接近式霍尔传感器实验 (20) 实验十涡流传感器的位移特性实验 (22) 实验十一温度传感器及温度控制实验(AD590) (24) 实验十二超声波传感器的位移特性实验 (27) 附录一计算机数据采集系统的使用说明 (29) 附录二检测与转换技术(传感器)实验台使用手册 (31)

实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验 一、实验目的 1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。 2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。 3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。 二、实验所用单元 电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。 三、实验原理及电路 1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：ΔR/ R＝Kε，ΔR为电阻丝变化值，K为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。 2、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是下、下两个悬臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、半桥与全桥电路，最大测量范围为±3mm。 1─外壳2─电阻应变片3─测杆4─等截面悬臂梁 5─面板接线图 图1-1 电阻应变式传感器 3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R1、R2、R3为固定，R为电阻应变片，输出电压U O＝EKε，E为电桥转换系数。

基于GEOMAGIC逆向工程实验报告

逆向工程也称反求工程，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物CAD模型的过程。它改变了从图样到实物的传统设计模式，为产品的快速开发和创建设计提供了一条新途径。GEOMAGIC STUDIO 由美国RAINDROP公司出品，是逆向工程中应用最广泛的软件之一!利用GEOMAGIC STUDIO 可轻易根据实物零部件扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并自动转换为NURBS曲面，生成准确的数字模型!软件的工作流程与逆向工程技术的工作流程大致相似,其工作流程为点数 据阶段———多边形阶段———成形阶段。点数据阶段主要测量的数据点进行预处理,在多边形阶段主要是通过对多边形的编辑的已达到拟合曲面所需要的的优化数据,成形阶段是根据前一阶段编辑的数据,自动识别特征、创建ＮＵＲＢＳ曲面。NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写,意为非统一有理B样条。简单地说,NURBS造型总是由曲线和曲面来定义的,所以要在NURBS曲面上生成一条有棱角的边是很困难的。正因为如 此,NURBS曲面特别适合做出各种复杂的曲面造型和表现特殊的效果,如人的面貌或流线型的跑车等。 1.点数据处理 扫描仪得到的数据会引入数据误差而且数据量庞大，为了后续工作方便准确进行需要去除数据中的坏点、减少噪音、平滑数据、分块数据整合对齐、在保证精度和特征的条件下进行数据精简。同时由于测量方法和测量设备的影响会出现数据缺口，这就需要对数据进行编辑来补齐数据。数据处理主要有一下几个方面： ●噪声过滤 ●数据光顺

数据精简 2.多边形处理阶段 多边形处理阶段是在点云数据封装后通过一系列技术处理得到完整的多边形数据模型，为曲面处理打下基础。 在多边形处理阶段首先要“创建流型”来删除模型中非流型的三角形数据，否则在后续处理中由于存在非流型的三角形而无法继续处理。对于片状的模型可以创建“打开”的流型，对于封闭的多边型模型可以创建“封闭”的流型!本例中叶片模型需要创建“封闭”的流型来删除非流型的三角形。 即使是不同的模型,对于点阶段和多边形阶段的操作都相类似,以上涉及的命令在任何模型点云的处理过程中几乎都会用到。一般情况下,多边形阶段编辑的好坏将决定最终曲面质量的好坏,因为多边形阶段的编辑结果直接进入下一个阶段:成形阶段。 将经过综合处理的点云用Polygon Mesh(多边形网格)进行封装。操作如下,点击Points(点)——Wrap(封装),点击Surface(曲面)选项,点击OK(确定)即得到初始三角网格曲面。多边形处理阶段即是在此基础上进行后续的修饰处理,具体的操作包括: a.孔洞修补。由于扫描过程中在标记处或者点云缺失处存在三角面的孔洞，需要对其进行修补以获得完整的曲面。孔的填充方法有三种: 内部孔、边界孔和搭桥。针对模型中不同类型的孔，合理选择填充方法; 另外，对于边界比较杂乱的孔，可采取“先删后补”的方法使曲面模型更加光滑。用边界选择工具将边界上的三角面选中并删除,直到孔洞周边的三角面无翘曲、曲率基本一致。选取“基于曲率填充”选项进行修补,可获得近乎无痕迹的修补效果。某些部位虽无孔洞但三角面杂乱,也可以删掉杂乱三角形再进行修补。 b.去除毛刺。质量不好的点云重叠在一起,得到的三角网格曲面比较粗糙,需要进行光顺处理,以保证曲面质量。操作如下,点击Polygons(多边形)——Remove Spikes(去除毛刺),

电力电子技术仿真实验指导书

《电力电子技术实验》指导书 合肥师范学院电子信息工程学院

实验一电力电子器件 仿真过程： 进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。进入所需的仿真环境，如图所示。点击File/New/Model新建一个仿真平台。点击左边的器件分类，找到Simulink和SimPowerSystems，分别在他们的下拉选项中找到所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。 图 实验一的具体过程： 第一步：打开仿真环境新建一个仿真平台，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。 元件名称提取路径

触发脉冲Simulink/Sources/Pulse Generator 电源Sim Power Systems/Electrical Sources/ DC Voltage Source 接地端子Simulink/Sinks/Scope 示波器Sim Power Systems/Elements/Ground 信号分解器Simulink/Signal Routing/Demux 电压表Sim Power Systems/Measurements/ Voltage Measurement 电流表Sim Power Systems/Measurements/Current Measurement 负载RLC Sim Power Systems/Elements/ Series RLC Branch GTO器件Sim Power Systems/Power Electronics/Gto 提取出来的器件模型如图所示： 图 第二步，元件的复制跟粘贴。有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。还有一个常用方便的方法是在选中模块的同时按下Ctrl键拖拉鼠标，选中的模块上会出现一个小“+”好，继续按住鼠标和Ctrl键不动，移动鼠标就可以将模块拖拉到模型的其他地方复制出一个相同的模块，同时该模块名后会自动加“1”，因为在同一仿真模型中，不允许出现两个名字相同的模块。 第三步，把元件的位置调整好，准备进行连接线，具体做法是移动鼠标到一个器件的连接点上，会出现一个“十字”形的光标，按住鼠标左键不放，一直到你所要连接另一个器件的连接点上，放开左键，这样线就连好了，如果想要连接分支线，可以要在需要分支的地方按住Ctrl键，然后按住鼠标左键就可以拉出一根分支线了。 在连接示波器时会发现示波器只有一个接线端子，这时可以参照下面示波器的参数调整的方法进行增加端子。在调整元件位置的时候，有时你会遇到有些元件需要改变方向才更方便于连接线，这时可以选中要改变方向的模块，使用Format菜单下的Flip block 和Rotate