实验1 总线实验
总线实验
山西大学自动化与软件学院课程实验报告实验课程计算机系统基础实验名称总线与寄存器实验实验地点线上实验时间 6.30 学生班级软件工程1808班学生学号 ************学生姓名指导教师一：实验要求理解并掌握总线与寄存器二：实验目的1、熟悉实验软件环境；2、掌握总线以及数据通路的概念及传输特性。
3、理解锁存器、通用寄存器及移位寄存器的组成和功能。
二、实验内容1、根据已搭建好的8位数据通路，熟悉总线连接的方法，理解74LS244芯片的作用，理解各相关信号在数据传输过程中起的作用；2、通过拨码开关置数，将数据传送到各寄存器，将寄存器中数据显示出来，熟悉常用的寄存器。
三、实验器件1、D触发器（74LS74、74LS175）、三态缓冲器（74LS244）。
2、寄存器（74LS273、74LS374 ）和移位寄存器（74LS194）四、实验原理（见实验指导书）五、实验步骤注意：实验过程中应观察总线上及芯片引脚上显示的数据的变化情况，理解数据传送的过程和寄存器存数，从寄存器读数的原理。
实验（1）拨码开关输入数据至总线●====1；手动操作总线DIN上的拨码开关，在总线DIN上置位数据0x55，缓冲器244阻断。
比较总线DIN与BUS状态的异同。
●=0，比较总线DIN与BUS状态的异同，记录BUS总线的数据：BUS_7BUS_6BUS_5BUS_4BUS_3BUS_2BUS_1BUS_0BUS总线01010101AA实验（2）D触发器数据锁存实验●=0，===1；通过拨码开关改变74LS74的D端（即BUS总线的BUS_0）的状态，按照下表置位74LS74的端、端，观察并记录CLK端上升沿、下降沿跳变时刻Q端、端的状态，填观测结果于表中。
CLK D Qn Qn+1n+101××010 11010××001 10111↑0001 10111↑1010 110110（1）×010 110●74LS175的三态门244阻断（=1），拨码开关置位BUS总线数据，使74LS175的D端分别接高，低电平，观察并记录当CLK上升沿、下降沿跳变时Q端、端的状态。
计算机组成原理(总线实验)
西工大软件学院 李易
实验前知识
• 总线的基本概念 总线是计算机系统的重要组成部分，它将各个部 件连接在一起组成计算机系统，并为部件之间信息 传送提供公共的信息通路。 • 总线的组成 总线是由传输线（地址总线、数据总线、控制总 线）、总线接口和总线仲裁部件三部分构成。 • 常用的总线 常用的总线有ISA，EISA ， MCA ， SCSI ， VL-BUS ，PCI等 。
实验二 系统总线
• • U51 74LS245 三态门 SW-B 门控信号，低有效 U37 74LS273 地址寄存器 LDAR 地址寄存器门控信号，高有效 T3 正向脉冲时，可锁存地址 U52 6264 主存储器单元 WE 读写信号 CE 存储器片选信号，低有效 寄存器单元 R0-B R0寄存器片选信号 LDR0 保存总线上的数据 数码管显示单元LED LED-B 数码管选择信号 W/R 总线上的数据显示在数码管上
实验前知识
• 总线的两个特点： 分时与共享 分时 是指同一总线在同一时刻，只能有一个部件 占领总线发送信息，其他部件要发送信息得在该 部件发送完并释放总线后才能申请使用，但同一 时刻可以有多个部件接收信息。 共享 是指在总线上可以挂接多个部件，它们都可 以使用这一信息通路来和其他部件传输信息。
实验前知识
实验二 系统总线
• 实验步骤
（1）送数据63到寄存器R0； （2）数据20送地址寄存器； （3）然后将R0寄存器中的数送入 存储器； （4）将存储器的内容输出到LED 上显示，
实验二 系统总线
KD7-KD0 01100011 数据开关置数 SWB=0 LDR0= 开输入三态门 存入寄存器R0
送数据63到寄存器 送数据 到寄存器R0 到寄存器
现场总线实验1
实验一 EIP基本模块的认识及使用一、实验简介该实验是后面实验的基础，进行实验前，需要对系统进行配置，本实验则是学习如何配置系统参数。
二、实验目的1．了解EIP教学实验平台的硬件及软件环境。
2．认识节点模块。
3．学习系统和设备间的通讯参数配置方法。
三、实验器材EIP实验箱、网络通讯双绞线电缆、PC机等。
四、实验内容及步骤1．熟悉EIP实验箱试验箱面板见下页。
元件名称1.AI1电位器：10KΩ，连接 LonPoint AI-10 模拟输入 AI1 端口，通过在电位器上增加 DC 5V 电源的方式，使 AI1 的量程为0-5V。
2.AI2 LED：显示 AI2 的电压值，量程为 0-5V。
3.AI2 拨动开关：经由拨动开关拨向左边时，连接了外部设备，测量温湿度传感器（0-100度对应0-1VDC），当拨动开关被拨向到右边的时候，连接 AO2 仿真电路，测量 0-0.3V，数值在 AI2的 LED 上被显示。
4.保留未用。
5.AI2 端子：连接外部温湿度传感器。
6.AO2 控制仿真电路：LonPoint AI-10 AI2 输入端可由拨动开关进行选择。
拨动开关拨向左边时，连接外接外部温湿度传感器，当拨动开关被拨向到右边的时候，连接 AO2 仿真电路，测量值 0-0.3V，在 LED 上被显示。
这是一个电阻-电容器(RC)模拟电路，在这电路中一个2200μF电容和一个150Ω电阻的并联。
AO2 输出 0-2mA 的电流，经过RC电路后变为0-10V的电压(因AI1 电位器输入电压为 0-5V，经过 PID 调节后，AI2 只显示到 5V )，输入到 AI2 中。
7.AO1 (LED)：LonPoint AO-10 的 AO1 输出是 0-10VDC，连接到一个 LED 数字电压表。
默认 AO1是绑定到AO2上，为了区分两个LED数值，默认在AO-10节点中，AO1的输出值为0-10V。
8.AO2 端口：AO2端口输出0-2mA的电流，做为RC电路的控制量CV.9.AC 220V 电源插座：插座内带开关，连接到AC220V电源。
实验一存储器和总线实验报告
实验一存储器和总线实验1.1实验目的________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 1.2实验内容1. 内部存储器（RAM 6116）读写实验________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 1.3实验环境1、实验设备，实验设备中用到的单元。
实验一 存储器和总线实验指导书
实验一 存储器和总线实验1.1 实验目的1．熟悉计算机组成原理教学实验系统Dais-CMH+的组成及其使用方法；2．掌握静态随机存储器RAM的工作原理及其使用方法；3．了解存储器和总线组成的硬件电路，了解与存储器有关的总线信号功能及使用方法；1.2 实验内容内部存储器（RAM 6116）读写实验在实验系统的手动工作方式下完成下列操作：(1) 内部总线数据写入存储器：向存储器01H、2EH两个地址单元中分别写入数据1AH、1BH，记录相关数据，填表2-1-4。
(2) 读存储器中数据至总线：依次读出01H、2EH两个地址单元中的内容，查看其各单元中的内容是否与自己写入的内容一致，记录相关数据，填表2-1-5。
1.3实验要求内部存储器（RAM 6116）读写实验要求（1）根据实验原理图2-1-2，在实验设备平台上将存储器单元、地址总线单元、缓冲输入单元、时序启停单元的各控制信号用短线连接好；将各数据总线及地址总线也连好。
（2）按照实验内容完成实验项目。
（3）以表格形式记录实验中的写入/读出数据和对应的控制信号状态等信息。
1.4 实验器材1．Dais-CMH+ 计算机组成原理教学实验系统1台；2．8芯扁平排线2条，双头导线若干；3．逻辑笔，万用表等。
1.5 实验原理一、内部存储器（RAM 6116）读写实验本存储器实验的电路原理如图2-1-2所示，主要由RAM（6116）、地址寄存器AR（74LS273）、数据显示、地址显示、数据输入开关及其相关的控制信号（二进制开关单元）等组成。
其中，数据输入开关可用来设置地址或数据。
控制信号为逻1辑“1”时有效（开关拨向上方），否则无效。
静态随机存储器（RAM）由一片6116芯片构成，如图2-1-1所示。
6116的容量是2KB，有A10~A0共11条地址线。
在本实验系统中，只用到A7~A0这8条地址线，高3位地址线A10~A8接地，因此，其实际容量为256B。
D7~D0是6116的数据线。
实验1 总线实验
实验1 总线实验一、实验目的1、将双端口通用寄存器堆和双端口存储器模块联机2、进一步熟悉计算机的数据通路；3、掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法；4、锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障。
二、实验电路图8示出了数据通路实验电路图，它是将双端口存储器实验模块和一个双端口通用寄存器堆模块（RF）连接在一起形成的，双端口存储器的指令端口不参与本次实验。
通用寄存器堆连接运算器模块，本实验涉及其中的操作数寄存器DR2。
由于双端口存储器RAM是三态输出，因而可以将它直接连到数据总线DBUS上。
此外，DBUS上还连接着双端口通用寄存器堆。
这样，写入存储器的数据可以由通用寄存器提供，而从存储器RAM读出的数据也可送到寄存器堆保存。
双端口存储器RAM已在实验二介绍，DR2在实验四的实验使用。
通用寄存器堆RF（U32）由一个ISP1016实现，功能上与两个4位的MC14580并联构成的寄存器堆类似。
RF内含四个8位的通用寄存器R0，R1，R2，R3，带有一个写入端口和两个输出端口，从而可以同时写入一路数据，读出两路数据。
写入端口取名为WR端口,连接一个8位的暂存寄存器(U14)ER,这是一个74HC374.输出端口取名为RS端口（B端口）、RD端口（A端口），连接运算器模块的两个操作数寄存器DR1，DR2。
RS端口（B端口）的数据输出还可通过一个8位三态门RSO(U15)直接向DBUS输出。
双端口通用寄存器堆模块的控制信号中，RS1，RS0用于选择从RS端口（B 端口）读出的通用寄存器，RD1，RD0用于选择从RD端口（A端口）读出的通用寄存器。
而WR1，WR0则用于选择从WR端口写入的通用寄存器。
WRD是写入控制信号，当WRD=1时，在T2上升沿的时刻，将暂存寄存器ER中的数据写入通用寄存器堆中由RD1，RD0选中的寄存器；当WRD=0时，ER中的数据不写入通用寄存器中。
实验一：十六位数据总线实验
十六位机运算器实验一、实验目的1. 熟悉Dais-CMX16+达爱思教仪的各部分功能和使用方法。
2. 掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。
了解运算器的工作原理。
3. 完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。
二、实验仪器Dais-CMX16+达爱思教仪三、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。
ALU运算器由CPLD描述。
运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。
图1-1运算器数据通路图1-1中，AXW、BXW在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入，实现AXW、BXW写入操作。
四、运算器功能编码表1-1 ALU运算器编码表算术运算逻辑运算表1-2移位编码表五、实验连线将实验系统设置为手动/搭接状态，K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显示灯。
然后按下表要求“搭接”部件控制电路。
六、实验步骤 （一）算术运算1. 字算术运算 (1) 字写操作W XP OP=000BXW(M18)=1 按【单拍】按钮BXW(M18)=0 按【单拍】按钮(2) 字读操作(3) 字加法与减法运算(不带进位加、不带错位减)令M S2 S1 S0（K15 K13~K11）=0100，FUN 及总线单元显示AX+BX 的结果。
令M S2 S1 S0（K15 K13~K11）=0101，FUN 及总线单元显示AX －BX 的结果。
2. 字节算术运算(1) 偶字节写（置数操作）通过I/O 单元“S15~S0”开关向累加器AL 和暂存器BL 置数，具体操作步骤如下：(2) 偶字节读操作（运算寄存器AL 和BL 内容送总线）关闭AL 、BL 写使能，令AXW(M18)=BXW(M17)=1，按下流程分别读AL 、BL 。
工业现场总线实验 (1)
组态软件仿真程序设计（3）三、实验步骤1.新建工程并存盘ztt。
2.新建标签开关量a和模拟量b,c，并新建图页。
(其中a,b使用主设备为_Memorry，变量c使用主设备为内部仿真波形)3.用椭圆画小球模型，下置两个按钮控制其垂直移动，变量控制其水平反复移动，达到实验要求。
（1）垂直移动（2）反复水平移动，变量控制如下截图：（2）反复水平移动（可以反复移动）a图小球位于最左端b图小球位于最右端组态软件综合例程三、实验步骤1.新建工程并存盘ztt。
2.新建图页。
3.用扇形画嘴巴模型，新建变量move，变量dou，变量mou控制嘴巴位置移动，豆子可见性，嘴巴可见性。
初始界面如下：四、实验结果（1）move变量扫描控制如下：（2）部分演示截屏：图灵开物组态软件与M218的Modbus通信三、实验步骤1.打开Somachine软件，使用空项目启动，2.新建工程ztt并存盘，选择TM218LDAE24DRHN硬件配置。
3.创建POU，写简单PLC梯形图，分配I/O地址。
4.修改通信协议，在Somachine编程软件中串行线路1默认的通信协议是Somachie通信协议，串行线路2默认的通信协议是Modbus通信协议。
修改串行线路1通信协议，删除原有的通信协议并且添加新的Modbus通信协议。
5.编译通过后，与PLC通过编程电缆连接，将程序多重下载到TM218LDAE24DRHN PLC中。
（配置下载通讯路径，在PLC中介绍，不再重复）。
6.PC机通过485总线与平台相连，打开图灵开物，配置通信，与somachine中通信协议相同。
7.新建标签开关变量对应启动按钮1，启动按钮2，停止按钮。
创建图页，编写如下。
8.进入演示模式，看PLC是否能和组态软件进行通信。
（2）按下turn on Q1，发现PLC面板Q1指示灯亮，用Q1的可见性表示PLC 面板灯亮。
（3）按下turn off，发现PLC面板指示灯全灭。
力控组态软件与M218的通信三、实验步骤1.打开Somachine软件，使用空项目启动，2.新建工程ztt并存盘，选择TM218LDAE24DRHN硬件配置。
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实验1 总线实验
一、实验目的
1、将双端口通用寄存器堆和双端口存储器模块联机
2、进一步熟悉计算机的数据通路；
3、掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法；
4、锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障。
二、实验电路
图8示出了数据通路实验电路图，它是将双端口存储器实验模块和一个双端口通用寄存器堆模块（RF）连接在一起形成的，双端口存储器的指令端口不参与本次实验。
通用寄存器堆连接运算器模块，本实验涉及其中的操作数寄存器DR2。
由于双端口存储器RAM是三态输出，因而可以将它直接连到数据总线DBUS上。
此外，DBUS上还连接着双端口通用寄存器堆。
这样，写入存储器的数据可以由通用寄存器提供，而从存储器RAM读出的数据也可送到寄存器堆保存。
双端口存储器RAM已在实验二介绍，DR2在实验四的实验使用。
通用寄存器堆RF（U32）由一个ISP1016实现，功能上与两个4位的MC14580并联构成的寄存器堆类似。
RF内含四个8位的通用寄存器R0，R1，R2，R3，带有一个写入端口和两个输出端口，从而可以同时写入一路数据，读出两路数据。
写入端口取名为WR端口,连接一个8位的暂存寄存器(U14)ER,这是一个74HC374.输出端口取名为RS端口（B端口）、RD端口（A端口），连接运算器模块的两个操作数寄存器DR1，DR2。
RS端口（B端口）的数据输出还可通过一个8位三态
门RSO(U15)直接向DBUS输出。
双端口通用寄存器堆模块的控制信号中，RS1，RS0用于选择从RS端口（B 端口）读出的通用寄存器，RD1，RD0用于选择从RD端口（A端口）读出的通用寄存器。
而WR1，WR0则用于选择从WR端口写入的通用寄存器。
WRD是写入控制信号，当WRD=1时，在T2上升沿的时刻，将暂存寄存器ER中的数据写入通用寄存器堆中由RD1，RD0选中的寄存器；当WRD=0时，ER中的数据不写入通用寄存器中。
LDER信号控制ER从DBUS写入数据，当LDER=1时，在T4的上升沿，DBUS上的数据写入ER。
RS-BUS#信号则控制RS端口到DBUS 的输出三态门，是一个低电平有效信号。
以上控制信号各自连接一个二进制开关K0-K15。
三、实验设备
1、TEC-2计算机组成的原理实验仪一台
2、双踪示波器一台
3、直流万用表一只
4、逻辑测试笔一支
五、实验任务
（1）将实验电路与控制台的有关信号进行线路连接，方法同前面的实验。
（2）用8位数据开关向RF中的四个通用寄存器分别置入以下数据：R0=0FH，R1=0F0H，R2=55H，R3=0AAH
给R0置入0FH的步骤是：先用8位数据开关SW0-SW7将0FH置入ER，并且选择WR1=0、WR0=0、WRD=1，再将ER的数据置入RF。
给其他通用寄存器置入数据的步骤与此类似。
（3）分别将R0至R3中的数据同时读入到DR2寄存器中和DBUS上，观察其数据是否是存入R0至R3中的数据，并记录数据。
其中DBUS上的数据可直接用指示灯显示，DR2中的数据可通过运算器ALU，用直通方式将其送往DBUS。
（4）用8位数码开关SW0-SW7向AR1送入一个地址0FH，然后将R0中的0FH写入双端口RAM。
用同样的方法，依次将R1至R3中的数据写入RAM中的0F0H，55H，0AAH 单元。
（5）分别将RAM中的0AAH单元的数据写入R0，55H单元的数据写入R1，0F0H单元写入R2，0FH单元写入R3。
然后将R3，R2，R1，R0中的数据读出到DBUS上，通过指示灯验证读出的数据是否正确，并记录数据。
（6）进行RF并行输入输出试验。
1）选择RS端口（B端口）对应R0，RD端口（A端口）对应R1，WR端口对应R2，并使WRD=1，观察并行输入输出的结果。
选择RS端口对应R2，验证刚才的写入是否生效。
记录数据。
2）保持RS端口（B端口）和WR端口同时对应R2，WRD=1，而ER中置入新的数据，观察并行输入输出的结果，RS端口输出的是旧的还是新的数据？
（7）在数据传送过程中，发现了什么故障？如何克服的？
六、实验要求
1、做好实验预习和准备工作，掌握实验电路的数据通路特点和通用寄存器堆的功能特性。
2、写出实验报告，内容为：
①实验目的；
②记录故障现象,排除故障的分析思路,故障定位及故障的性质；
③写出详细的实验步骤,记录实验数据记录.
④值得讨论的其他问题。