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一、概述

單片機CPLD/FPGA開發綜合實驗裝置是針對各高等院校須同時開設“單片機"和“CPLD/FPGA"教學的需求，實驗設備集MCS-51單片機、CPLD/FPGA綜合等技術于一體。提供了優化的軟件和硬件集成資源，適合“單片機原理及接口技術"、“CPLD/FPGA原理及其應用技術"教學大綱的要求，實驗系統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用范例和測試程序以及詳細的應用說明，幫助用戶快速地掌握這些接口的應用方法，是各高等院校開展單片機、CPLD/FPGA教學、課程設計、電子設計競賽及科研開發的理想設備。
二、單片機CPLD/FPGA開發綜合實驗裝置特點:
1、MCS-51單片機系統：豐富的接口電路，這些單片機接口電路涵蓋了MCU的各個應用領域，并能夠提供用戶應用和設計的方法。CPU芯片引腳引出，可以任意的連接自己的實際應用系統。配有專業的MY-3000型高性能MCS-51硬件仿真器，64K數據空間、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獨立運行，具有編輯、編譯、下載、單步、跟蹤、斷點、運行等多種功能。上位仿真軟件支持匯編、C語言。可運行于WIN98/2000/NT/XP操作系統平臺。
2、CPLD/FPGA系統，包含數字和模擬EDA系統：數字EDA系統配有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單片機模塊，配備EC5仿真器。
4、可選配我公司DAQ數控式創新實驗平臺,可完成如四層電梯、交通燈控制、水塔水位自動控制等多達15個創新實驗。
三、技術性能：
1、輸入電源：單相三線220V±10% 50HZ
2、工作環境：溫度-10℃~+50℃ 相對濕度<85%（25℃）

3、絕緣電阻：大于3MΩ
4、裝機容量：小于0.5Kva
5、外形尺寸：135cm×60clm×140cm，以產品實物為準
四、系統配置：
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驗電路及系統擴展電路，可單獨完成大部分的基本實驗，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日歷時鐘模塊
(11)單次脈沖模塊
(12)93C46串行EEPROM模塊
(13)紅外線收發模塊
(14)DS18B20數字溫度傳感器模塊
(15)開關量輸入模塊
(16)關量輸出模塊

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
51系列CPU模塊	支持80C31、80C51，含32K SRAM、64K ROM組成數據總線、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C8051F020芯片，含32K SRAM，組成數據總線、地址總線和控制總線
譯碼模塊	采用LATTICE公司的ispLSI1016E完成整個系統的譯碼工作

3.信號轉換單元掛箱：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
8位并行AD模塊	由AD0809模數轉換電路組成8路8位AD。
8位并行DA模塊	由兩只DA0832數模轉換電路組成2路8位DA。
12位并行AD模塊	由AD574模數轉換電路組成12位AD。
12位并行DA模塊	由TLV5613數模轉換電路組成12位DA。
I/O 擴展模塊	由兩塊74LS244芯片擴展成16路并行輸入電路。由兩塊74LS273芯片擴展成16路并行輸出電路。用74LS164芯片組成串轉并輸出電路。用74LS165芯片組成并轉串輸入電路。
轉換模塊	用LM311實現V/F電路和F/V電路用TLC549芯片組成串行AD轉換電路。用TLC5615芯片組成串行DA轉換電路。

4．通信與打印機單元掛箱：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，打印機裝在掛箱的底板上。
掛箱支持的模塊：

模塊名稱	功能指標
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
網絡控制器模塊	采用RTL8019AS芯片
微型打印機（選配件）	微型打印機

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
靜態顯示模塊	由74LS164芯片驅動
動態顯示模塊	采用8位8段LED數碼管。
液晶顯示模塊	提供128*64點陣的液晶顯示屏
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
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
IC卡讀寫模塊	I2C總線實現IC卡的讀寫及識別
直流電機	帶驅動小直流電機，測速部分由1個霍爾傳感器組成
步進電機	采用四相步進電機，帶驅動電路
交通燈模塊	采用16個LED燈和四位數碼管組成。
語音處理模塊	采用1730專用語音芯片組成
PWM調制模塊	由324運放芯片組成,用于小直流電機調速

8、 EDA 掛箱（一）（數字EDA系統CPLD/FPGA）

模塊名稱	功能指標
CPLD器件：Lattice1032E(默認)	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驗
PS/2鍵盤接口	PS/2鍵盤接口邏輯設計

9、 EDA 掛箱（二）（模擬EDA系統）
LATTICE ispPAC系列器件IspPAC10及相關外圍、下載電路。
五、實驗項目：
1、MCS-51單片機實驗項目：軟件部分實驗：

1．清零程序田
3．拼字程序
5．數據排序實驗
7．無符號雙字節快速乘法子程序
9．多分支程序

2．拆字程序
4．數據區傳送子程序
6．查找相同數據個數
8．多分支程序
10．電腦時鐘實驗

硬件部分實驗：

1．P1口亮燈實
3．P3.3口輸入，P1口輸出實驗
5．8255 A、B、C口輸出方波實驗
7．8255控制交通燈
9．并行ADC 0809轉換實驗
11．8279鍵盤顯示實驗
13.微型打印機實驗
15.語音芯片ISD173控制實驗（錄音）
17.繼電器控制實驗
19.8253方波實驗
21.16*16 LED點陣顯示實驗
23.8250可編程異步通訊接口實驗
25.單片機RS232/485串行發送實驗
27.DS18B20單總線溫度測量實驗
29.串行A/D TLC549轉換實驗
31.PCF8563 I2C日歷時鐘實驗
33.PWM脈寬調制實驗
35.74LS165并串轉換
37.AT24C02 I2C總線存儲器讀寫實驗
39.電子音樂演奏實驗
41.以太網TCP/IP協議接口實驗
43.LM331 F/V轉換實驗
45.AD574 12位并行模數轉換實驗
47.4*4行列式鍵盤實驗
49.8位動態顯示器實驗
51.模擬十字路口交通燈實驗

2．P1口轉彎燈實驗
4．工業順序控制實驗
6．8255 PA口控制PB口
8．簡單I/O擴展實驗
10．并行DAC 0832轉換實驗
*12.通用打印機實驗
14.I2C儲存卡讀寫實驗
16.語音芯片ISD1730控制實驗（放音）
18.步進電機控制
20.小直流電機調速實驗
22.128*64 LCD液晶顯示實驗
24.8251可編程通訊接口實驗
26.單片機RS232/485串行接收實驗
28.紅外線遙控收發實驗
30.串行10位D/A TLC5615轉換實驗
32.MAX813看門狗實驗
34.74LS164串并轉換
36.LM331 V/F轉換實驗
38.串行存儲芯片93C46讀寫實驗
40.CAN總線通訊接口實驗
42.USB2.0通訊接口實驗
44.LM331 V/F轉換實驗
46.TLV5613 12位并行數模轉換實驗
48.8位靜態顯示器實驗
50.光耦隔離模塊實驗

2．CPLD/FPGA模塊實驗：基本實驗：

1、七人表決器
3、BCD碼加法器
5、格雷碼變換器
7、設計74LS160功能模塊計數器
9、可控脈沖發生器
11、語字母顯示實驗
13、序列檢測器
15、正負脈沖數控調制發生器

2、四位加法器
4、格雷碼變換器
6、觸發器(D,JK)
8、多模加減計數器
10、簡易數碼鎖
12、八位乘法器
14、可變模16位加法計數器
16、秒表設計實驗

模塊實驗：

17、A/D 0809模數轉換器實驗
19、（19）步進電機控制實驗
21、16*16 LED點陣顯示實驗
23、4*4鍵盤擴展實驗
25、電子音樂演奏實驗
27、RS232串口接收實驗（RECEIVE）
29、異步串口通訊（UART）
31、波形發生器實驗

18、D/A 0832數模轉換器實驗
20、小直流電機轉速控制
22、VGA接口彩條信號實驗
24、128*64 LCD液晶顯示實驗
26、RS232串口發送實驗（SEND）
28、PS/2鍵盤接口邏輯設計
30、串行A/D轉換實驗TLC549
32、存儲器讀寫實驗

模擬EDA實驗：

33、IspPAC10增益的設定與調整
35、IspPAC10二階濾波器的實現
37、IspPAC10在Single-Ended中的應用

34、IspPAC10增益的放大與衰減
36、IspPAC10電橋測量實驗
38、IspPAC10實現溫度監測

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