單片機(jī)CPLD/FPGA開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)裝置

更新時(shí)間：2024-06-22

簡要描述：

單片機(jī)CPLD/FPGA開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)裝置是針對各高等院校須同時(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。

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一、概述

單片機(jī)CPLD/FPGA開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)裝置是針對各高等院校須同時(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)競賽及科研開發(fā)的理想設(shè)備。
二、單片機(jī)CPLD/FPGA開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)裝置特點(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的各個應(yīng)用領(lǐng)域，并能夠提供用戶應(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MY-3000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。
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,可完成如四層電梯、交通燈控制、水塔水位自動控制等多達(dá)15個創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。
三、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)
四、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(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：

模塊名稱	功能指標(biāo)
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
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
譯碼模塊	采用LATTICE公司的ispLSI1016E完成整個系統(tǒng)的譯碼工作

3.信號轉(zhuǎn)換單元掛箱：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和控制器單元掛箱信號連接。掛箱支持的模塊：

模塊名稱	功能指標(biāo)
8位并行AD模塊	由AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成8路8位AD。
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。
12位并行AD模塊	由AD574模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成12位AD。
12位并行DA模塊	由TLV5613數(shù)模轉(zhuǎn)換電路組成12位DA。
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。
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（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接，打印機(jī)裝在掛箱的底板上。
掛箱支持的模塊：

模塊名稱	功能指標(biāo)
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。
USB通信模塊	由1581芯片組成USB2.0通信模塊
網(wǎng)絡(luò)控制器模塊	采用RTL8019AS芯片
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（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。掛箱支持的模塊：

模塊名稱	功能指標(biāo)
靜態(tài)顯示模塊	由74LS164芯片驅(qū)動
動態(tài)顯示模塊	采用8位8段LED數(shù)碼管。
液晶顯示模塊	提供128*64點(diǎn)陣的液晶顯示屏
CPLD模塊	采用LATTICE公司1032芯片
4*4行列式鍵盤	公共鍵盤

6、對象掛箱(一)：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。
掛箱支持的模塊：

模塊名稱	功能指標(biāo)
繼電器模塊	由兩個5V繼電器、2個12V繼電器和2個24V繼電器組成。
光耦隔離模塊	由3個TLP521-4芯片組成12入12出。
LED顯示模塊	用16個LED燈組成邏輯電平測試電路
開關(guān)量模塊	用16個按鍵組成高低電平輸出電路

7、對象掛箱(二) ：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱信號連接。
掛箱支持的模塊：

模塊名稱	功能指標(biāo)
IC卡讀寫模塊	I2C總線實(shí)現(xiàn)IC卡的讀寫及識別
直流電機(jī)	帶驅(qū)動小直流電機(jī)，測速部分由1個霍爾傳感器組成
步進(jìn)電機(jī)	采用四相步進(jìn)電機(jī)，帶驅(qū)動電路
交通燈模塊	采用16個LED燈和四位數(shù)碼管組成。
語音處理模塊	采用1730專用語音芯片組成
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）

模塊名稱	功能指標(biāo)
CPLD器件：Lattice1032E(默認(rèn))	Lattice公司6000門CPLD
FPGA器件：EP1K30（選配件）	Altera公司30000門FPGA
VGA接口	VGA接口，接顯示器做彩條信號實(shí)驗(yàn)
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電橋測量實(shí)驗(yàn)
38、IspPAC10實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測