單片機(jī)CPLD/FPGA開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備是針對(duì)各高等院校須同時(shí)開設(shè)“單片機(jī)”和“CPLD/FPGA”教學(xué)的需求，實(shí)驗(yàn)設(shè)備集MCS-51單片機(jī)、CPLD/FPGA綜合等技術(shù)于一體。提供了優(yōu)化的軟件和硬件集成資源，適合“單片機(jī)原理及接口技術(shù)”、“CPLD/FPGA原理及其應(yīng)用技術(shù)”教學(xué)大綱的要求，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供了豐富的硬件接口電路和功能模塊，并提供各種接口電路的應(yīng)用范例和測(cè)試程序以及詳細(xì)的應(yīng)用說明，幫助用戶快速地掌握這些接口的應(yīng)用方法，是各高等院校開展單片機(jī)、CPLD/FPGA教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽及科研開發(fā)的理想設(shè)備。
一、單片機(jī)CPLD/FPGA開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備特點(diǎn):
1、MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)：豐富的接口電路，這些單片機(jī)接口電路涵蓋了MCU的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，并能夠提供用戶領(lǐng)先的應(yīng)用和設(shè)計(jì)的方法。CPU芯片引腳引出，可以任意的連接自己的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。配有專業(yè)的ZL-2020型高性能MCS-51硬件仿真器，64K數(shù)據(jù)空間、64K程序空間全部開放，不占用CPU資源，采用雙CPU模式，仿真CPU和用戶CPU獨(dú)立運(yùn)行，具有編輯、編譯、下載、單步、跟蹤、斷點(diǎn)、運(yùn)行等多種功能。上位仿真軟件支持匯編、C語言?？蛇\(yùn)行于WIN98/2000/NT/XP操作系統(tǒng)平臺(tái)。
2、CPLD/FPGA系統(tǒng)，包含數(shù)字和模擬EDA系統(tǒng)：數(shù)字EDA系統(tǒng)配有Altera公司的EP1K30器件，具有30000門的FPGA芯片，可兼容多種電壓內(nèi)核芯片。也可配置Lattice公司的ISPLSI1032E器件，具有6000門的CPLD芯片。模擬EDA系統(tǒng)配有Lattice公司的ispPAC系列器件，配套專用編程下載線和下載軟件。
3、可選配C8051F020單片機(jī)模塊，配備EC5仿真器。
4、可選配我公司DAQ數(shù)控式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái),可完成如四層電梯、交通燈控制、水塔水位自動(dòng)控制等多達(dá)15個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。
二、單片機(jī)CPLD/FPGA開發(fā)綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)性能：
1、輸入電源：單相三線220V±10% 50HZ
2、工作環(huán)境：溫度-10℃~+50℃ 相對(duì)濕度<85%（25℃）
3、絕緣電阻：大于3MΩ
4、裝機(jī)容量：小于0.5Kva
5、外形尺寸：135cm×60clm×140cm，以產(chǎn)品實(shí)物為準(zhǔn)
三、單片機(jī)CPLD/FPGA開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)配置：
1．控制器單元掛箱：掛箱主要用于插接不同的CPU模塊。掛箱上包含了CPU模塊的接口插座和基本實(shí)驗(yàn)電路及系統(tǒng)擴(kuò)展電路，可單獨(dú)完成大部分的基本實(shí)驗(yàn)，掛箱上有三個(gè)(40P、40P、20P)扁平電纜接口槽用于和其他掛箱連接。掛箱上的資源如下：
(1)8155接口模塊
(2) 8255接口模塊
(3) 8279鍵盤顯示接口模塊
(4) 8253可編程定時(shí)器模塊
(5) MAX813硬件看門狗模塊
(6) I2C EEROM模塊
(7) 8250模塊
(8) 8251模塊 |
(9) AT24C02存儲(chǔ)器模塊
(10)PCF8563日歷時(shí)鐘模塊
(11)單次脈沖模塊
(12)93C46串行EEPROM模塊
(13)紅外線收發(fā)模塊
(14)DS18B20數(shù)字溫度傳感器模塊
(15)開關(guān)量輸入模塊
(16)關(guān)量輸出模塊 |
2.控制器單元掛箱支持CPU模塊和譯碼模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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51系列CPU模塊 |
支持80C31、80C51，含32K SRAM、64K ROM組成數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線 |
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Cygnal51CPU模塊(選配) |
采用美國Cygnal公司的嵌入式單片機(jī)C8051F020芯片，含32K SRAM，組成數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線 |
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譯碼模塊 |
采用LATTICE公司的ispLSI1016E完成整個(gè)系統(tǒng)的譯碼工作 |
3.信號(hào)轉(zhuǎn)換單元掛箱：掛箱上有三個(gè)（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和控制器單元掛箱信號(hào)連接。掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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8位并行AD模塊 |
由AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成8路8位AD。 |
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8位并行DA模塊 |
由兩只DA0832數(shù)模轉(zhuǎn)換電路組成2路8位DA。 |
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12位并行AD模塊 |
由AD574模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成12位AD。 |
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12位并行DA模塊 |
由TLV5613數(shù)模轉(zhuǎn)換電路組成12位DA。 |
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I/O 擴(kuò)展模塊 |
由兩塊74LS244芯片擴(kuò)展成16路并行輸入電路。
由兩塊74LS273芯片擴(kuò)展成16路并行輸出電路。
用74LS164芯片組成串轉(zhuǎn)并輸出電路。
用74LS165芯片組成并轉(zhuǎn)串輸入電路。 |
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轉(zhuǎn)換模塊 |
用LM311實(shí)現(xiàn)V/F電路和F/V電路
用TLC549芯片組成串行AD轉(zhuǎn)換電路。
用TLC5615芯片組成串行DA轉(zhuǎn)換電路。 |
4．通信與打印機(jī)單元掛箱：掛箱上有三個(gè)（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號(hào)連接，打印機(jī)裝在掛箱的底板上。
掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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RS232/RS485/CAN總線通信模塊 |
由MAX232芯片組成RS232通信電路，MAX485芯片組成RS485通信電路。由SJA1000芯片和TJA1050芯片組成CAN總線電路。 |
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USB通信模塊 |
由1581芯片組成USB2.0通信模塊 |
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網(wǎng)絡(luò)控制器模塊 |
采用RTL8019AS芯片 |
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微型打印機(jī)（選配件） |
微型打印機(jī) |
5．顯示與鍵盤單元掛箱：掛箱上有三個(gè)（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號(hào)連接。掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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靜態(tài)顯示模塊 |
由74LS164芯片驅(qū)動(dòng) |
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動(dòng)態(tài)顯示模塊 |
采用8位8段LED數(shù)碼管。 |
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液晶顯示模塊 |
提供128*64點(diǎn)陣的液晶顯示屏 |
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CPLD模塊 |
采用LATTICE公司1032芯片 |
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4*4行列式鍵盤 |
公共鍵盤 |
6、對(duì)象掛箱(一)：掛箱上有三個(gè)（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號(hào)連接。
掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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繼電器模塊 |
由兩個(gè)5V繼電器、2個(gè)12V繼電器和2個(gè)24V繼電器組成。 |
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光耦隔離模塊 |
由3個(gè)TLP521-4芯片組成12入12出。 |
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LED顯示模塊 |
用16個(gè)LED燈組成邏輯電平測(cè)試電路 |
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開關(guān)量模塊 |
用16個(gè)按鍵組成高低電平輸出電路 |
7、對(duì)象掛箱(二) ：掛箱上有三個(gè)（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號(hào)連接。
掛箱支持的模塊：
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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IC卡讀寫模塊 |
I2C總線實(shí)現(xiàn)IC卡的讀寫及識(shí)別 |
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直流電機(jī) |
帶驅(qū)動(dòng)小直流電機(jī)，測(cè)速部分由1個(gè)霍爾傳感器組成 |
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步進(jìn)電機(jī) |
采用四相步進(jìn)電機(jī)，帶驅(qū)動(dòng)電路 |
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交通燈模塊 |
采用16個(gè)LED燈和四位數(shù)碼管組成。 |
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語音處理模塊 |
采用1730專用語音芯片組成 |
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PWM調(diào)制模塊 |
由324運(yùn)放芯片組成,用于小直流電機(jī)調(diào)速 |
8、 EDA 掛箱（一）（數(shù)字EDA系統(tǒng)CPLD/FPGA）
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模塊名稱 |
功能指標(biāo) |
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CPLD器件：Lattice1032E(默認(rèn)) |
Lattice公司6000門CPLD |
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FPGA器件：EP1K30（選配件） |
Altera公司30000門FPGA |
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VGA接口 |
VGA接口，接顯示器做彩條信號(hào)實(shí)驗(yàn) |
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PS/2鍵盤接口 |
PS/2鍵盤接口邏輯設(shè)計(jì) |
9、 EDA 掛箱（二）（模擬EDA系統(tǒng)）
LATTICE ispPAC系列器件IspPAC10及相關(guān)外圍、下載電路。
五、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：
1、MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：軟件部分實(shí)驗(yàn)：
1．清零程序田
3．拼字程序
5．?dāng)?shù)據(jù)排序?qū)嶒?yàn)
7．無符號(hào)雙字節(jié)快速乘法子程序
9．多分支程序 |
2．拆字程序
4．?dāng)?shù)據(jù)區(qū)傳送子程序
6．查找相同數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)
8．多分支程序
10．電腦時(shí)鐘實(shí)驗(yàn) |
硬件部分實(shí)驗(yàn)：
1．P1口亮燈實(shí)
3．P3.3口輸入，P1口輸出實(shí)驗(yàn)
5．8255 A、B、C口輸出方波實(shí)驗(yàn)
7．8255控制交通燈
9．并行ADC 0809轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
11．8279鍵盤顯示實(shí)驗(yàn)
13.微型打印機(jī)實(shí)驗(yàn)
15.語音芯片ISD173控制實(shí)驗(yàn)（錄音）
17.繼電器控制實(shí)驗(yàn)
19.8253方波實(shí)驗(yàn)
21.16*16 LED點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)
23.8250可編程異步通訊接口實(shí)驗(yàn)
25.單片機(jī)RS232/485串行發(fā)送實(shí)驗(yàn)
27.DS18B20單總線溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)
29.串行A/D TLC549轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
31.PCF8563 I²C日歷時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)
33.PWM脈寬調(diào)制實(shí)驗(yàn)
35.74LS165并串轉(zhuǎn)換
37.AT24C02 I2C總線存儲(chǔ)器讀寫實(shí)驗(yàn)
39.電子音樂演奏實(shí)驗(yàn)
41.以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議接口實(shí)驗(yàn)
43.LM331 F/V轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
45.AD574 12位并行模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
47.4*4行列式鍵盤實(shí)驗(yàn)
49.8位動(dòng)態(tài)顯示器實(shí)驗(yàn)
51.模擬十字路口交通燈實(shí)驗(yàn) |
2．P1口轉(zhuǎn)彎燈實(shí)驗(yàn)
4．工業(yè)順序控制實(shí)驗(yàn)
6．8255 PA口控制PB口
8．簡單I/O擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
10．并行DAC 0832轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
*12.通用打印機(jī)實(shí)驗(yàn)
14.I2C儲(chǔ)存卡讀寫實(shí)驗(yàn)
16.語音芯片ISD1730控制實(shí)驗(yàn)（放音）
18.步進(jìn)電機(jī)控制
20.小直流電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)
22.128*64 LCD液晶顯示實(shí)驗(yàn)
24.8251可編程通訊接口實(shí)驗(yàn)
26.單片機(jī)RS232/485串行接收實(shí)驗(yàn)
28.紅外線遙控收發(fā)實(shí)驗(yàn)
30.串行10位D/A TLC5615轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
32.MAX813看門狗實(shí)驗(yàn)
34.74LS164串并轉(zhuǎn)換
36.LM331 V/F轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
38.串行存儲(chǔ)芯片93C46讀寫實(shí)驗(yàn)
40.CAN總線通訊接口實(shí)驗(yàn)
42.USB2.0通訊接口實(shí)驗(yàn)
44.LM331 V/F轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
46.TLV5613 12位并行數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
48.8位靜態(tài)顯示器實(shí)驗(yàn)
50.光耦隔離模塊實(shí)驗(yàn) |
2．CPLD/FPGA模塊實(shí)驗(yàn)：基本實(shí)驗(yàn)：
1、七人表決器
3、BCD碼加法器
5、格雷碼變換器
7、設(shè)計(jì)74LS160功能模塊計(jì)數(shù)器
9、可控脈沖發(fā)生器
11、語字母顯示實(shí)驗(yàn)
13、序列檢測(cè)器
15、正負(fù)脈沖數(shù)控調(diào)制發(fā)生器 |
2、四位加法器
4、格雷碼變換器
6、觸發(fā)器(D,JK)
8、多模加減計(jì)數(shù)器
10、簡易數(shù)碼鎖
12、八位乘法器
14、可變模16位加法計(jì)數(shù)器
16、秒表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) |
模塊實(shí)驗(yàn)：
17、A/D 0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)
19、（19）步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)
21、16*16 LED點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)
23、4*4鍵盤擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
25、電子音樂演奏實(shí)驗(yàn)
27、RS232串口接收實(shí)驗(yàn)（RECEIVE）
29、異步串口通訊（UART）
31、波形發(fā)生器實(shí)驗(yàn) |
18、D/A 0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)驗(yàn)
20、小直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制
22、VGA接口彩條信號(hào)實(shí)驗(yàn)
24、128*64 LCD液晶顯示實(shí)驗(yàn)
26、RS232串口發(fā)送實(shí)驗(yàn)（SEND）
28、PS/2鍵盤接口邏輯設(shè)計(jì)
30、串行A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)TLC549
32、存儲(chǔ)器讀寫實(shí)驗(yàn) |
模擬EDA實(shí)驗(yàn)：
33、IspPAC10增益的設(shè)定與調(diào)整
35、IspPAC10二階濾波器的實(shí)現(xiàn)
37、IspPAC10在Single-Ended中的應(yīng)用 |
34、IspPAC10增益的放大與衰減
36、IspPAC10電橋測(cè)量實(shí)驗(yàn)
38、IspPAC10實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè) |
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