單片機CPLD/FPGA開發綜合實驗設備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。
一、單片機CPLD/FPGA開發綜合實驗設備特點:
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，并能夠提供用戶領先的應用和設計的方法。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ZL-2020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。
二、單片機CPLD/FPGA開發綜合教學實驗設備技術性能：
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
三、單片機CPLD/FPGA開發綜合實驗設備系統配置：
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：
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模塊名稱 |
功能指標 |
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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 |
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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 |
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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：
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模塊名稱 |
功能指標 |
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8位并行AD模塊 |
由AD0809模數轉換電路組成8路8位AD。 |
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8位并行DA模塊 |
由兩只DA0832數模轉換電路組成2路8位DA。 |
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12位并行AD模塊 |
由AD574模數轉換電路組成12位AD。 |
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12位并行DA模塊 |
由TLV5613數模轉換電路組成12位DA。 |
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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。 |
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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：
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模塊名稱 |
功能指標 |
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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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網絡控制器模塊 |
采用RTL8019AS芯片 |
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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：
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模塊名稱 |
功能指標 |
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靜態顯示模塊 |
由74LS164芯片驅動 |
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動態顯示模塊 |
采用8位8段LED數碼管。 |
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液晶顯示模塊 |
提供128*64點陣的液晶顯示屏 |
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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：
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模塊名稱 |
功能指標 |
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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。 |
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光耦隔離模塊 |
由3個TLP521-4芯片組成12入12出。 |
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LED顯示模塊 |
用16個LED燈組成邏輯電平測試電路 |
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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：
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模塊名稱 |
功能指標 |
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IC卡讀寫模塊 |
I2C總線實現IC卡的讀寫及識別 |
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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 |
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步進電機 |
采用四相步進電機，帶驅動電路 |
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交通燈模塊 |
采用16個LED燈和四位數碼管組成。 |
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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）
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模塊名稱 |
功能指標 |
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CPLD器件：Lattice1032E(默認) |
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實驗 |
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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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