单片机.CPLD/FPGA开发综合实验装置
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单片机.CPLD/FPGA开发综合实验装置
单片机CPLD、FPGA开发综合实验装置
单片机.CPLD/FPGA开发综合实验装置
单片机CPLD、FPGA开发综合实验装置
一、单片机CPLD/FPGA开发综合实验装置-适用专业:
适用于研究生、本科、大专、职业技术学院及其中等专业技术学校的信息通信技术、应用电子技术、机电一体化、微机应用、数控技术、自动化、计算机原理与应用、仪表及控制、汽车工程等电子应用和微机控制的相关专业。
二、系统简述:
平台主要用于学习51/52系列单片机基础应用技术和综合应用技术，包含有单片机原理、各类控制技术、各种数据通信技术、系统设计技术。向用户提供众多外围器件和设备接口，可使用户快速掌握单片机原理及其实用接口技术，充分了解和掌握当今单片机领域流行的各种外设器件应用。同时学习MCGS工业组态软件的编程和控制技术（总线控制和位控制），把学生培养成为优秀的应用型人才，以适应不断创新的社会需求。
三、系统硬件组成:
1、计算机(自备)
2、实验台体材料为下部是铝木结构，留有电脑主机柜，四脚有滑轮，可移动可固定，台体参考尺寸1600×700×1500，以实物为准。
3、基于KEIL C51 单片机仿真器，USB/RS232兼容通信方式。
四、详细技术指标：
（一）、单片机硬件部分
1.基础接口电路
1）多路定时计数器8253A。
2）可编程并行输入/输出接口8255。
3）可编程键盘显示接口8279
4）可编程串行通信接口16C550
5）单片机系统简单I/O口扩展电路74LS273/74LS244。
6）看门狗电路MAX813
2. 人机接口电路
1）8位LED发光管输出显示
2）8位开关量输出模块。
3）8个独立的LED数码管。
4）4×4矩阵键盘电路。
5）16×16点阵LED模块，由4个8*8点阵和驱动电路组成。
6）12864 LCD图形、中文、字符显示模块。
7）设计有3英寸TFT 液晶显示器，带触模屏。
8）两路带消抖±单脉冲产生电路。
9）1HZ-1MHZ分8路输出固定脉冲发生。
3. 外设执行部件
1）5V继电器控制、音乐发生器电路。
2）步进电机20BY及直流电机驱动与控制。
3）扬声器驱动电路。
4）蜂鸣器驱动电路。
5）光电测速模块电路。
4. 通信接口电路
1） USB1.1(CH375)通信模块 ,支持HOST /SLAVE模式。
2） IRM5000红外无线通信模块
3） CAN-Bus通信模块，由SJA1000和TJA1050T专用芯片组成。
4） TCP/IP通信模块，含太网芯片RT8019和32K静态存储器。
5） RS232/RS485接口应用和电平转换电路。
6） I2C串行实时日历/时钟PCF8563。
7） I2C串行键盘显示控制器Zlg7290。
5. 存储器电路
1）32K静态RAM 62256
2）串行存储器93C64读写电路
3）I2C串行存储器24C02应用电路。
4）IC卡读写（24C01)模块电路。
5）SST512K FALSH存储器电路。
6）SD卡读写电路。
6. 数据转换
1）单路8位数字模拟转换接口DAC0832。
2）8路8位模拟/数字转换接口ADC0809。
3）串行8位A/D 转换电路TLC549及其相关电路
4）串行10位D/A 转换电路TLC5615及其相关电路
5）ISD1730PY语音录放模块、纸盆式电动扬声器及驻极体话筒。
6）数字温度传感器DS18B20，用于环境温度检测。
* 7. 虚拟示波器
1）真正的高速双通道存储虚拟示波器，可切换为单通道提高采样率。
2）带有实时X-Y示波器：自动同步显示功能。
3）存储功能：存储/栽入/分析历史波型。
4）输入模拟电压信号幅值由软件调整，勿需硬件开关切换。
5）带有幅频/相频特性专用虚拟示波器。可以保存波型文件，图片文件，方便插入在教学课件中。
8. 单片机仿真器
配备USB接口的KEIL C51单片机仿真器，完全仿真P0-P3口，不占有片内任何资源。同时自带在线下载式单片机STC89C51，RS232或JTAG下载接口。
9.总线扩展接口
主板上留有外部总线扩展接口，可以扩展各种新型接口电路。
10.工作电源
+5V/2.5A；+12V/1 A；-12V/1A；-5V/1A。+5V主电源带过压、欠压、过流和电路保护
功能并可自动回复。
单片机/CPLD/FPGA综合实训装置
（二）CPLD/FPGA开发平台硬件部分
1、实验系统组成
1）8 位拨动开关输入模块
2）8位按键开关输入模块
3）4*4矩阵键盘输入模块
4）8位LED显示模块
5）8*8点阵显示模块
6）1602字符液晶显示模块
7）8通道8位并行AD转换模块
8）2路8位并行DA转换模块
9）0～5V模拟量输出
10）蜂鸣器、喇叭输入接口模块
11）1个四向模拟交通灯控制模块
12）1个四相步进电机控制模块
13）1个速度可控、可测直流电机模块
14）1个VGA接口
15）2个UART串行通信接口
16）S51单片机最小系统模块
17）固定脉冲输出24MHZ-1HZ
2、CPU核心板详细组成
1）FPGA核心板主芯片采用ALTERA CycloneIV系列中的EP4CE6E22C8N
2）FPGA内门电路高达12万门，内部使用RAM作电路结构，速度高达几百MHZ，且可任意规划更改电路，是一个可随心所欲的设计芯片。
3）板载USB-Blaster下载调试器，用户只需一根USB连接线即可完成程序的加载、固化、调试。
4）8M-Byte SDRAM
5）4M-Bits EPCS4
6）50M系统时钟
7）JTAG编程调试接口
8）7个HR-EXT标准扩展接口
9）四路时钟输入接口
10）1个复位按键
11）5V/DC电源输入接口
3、工作电源
实验系统工作电源5V/2A，12V/0.7A，带短路保护功能。
单片机/CPLD/FPGA综合实训装置
五、系统软件
1、WINDOWS 下KEIL C51 软件环境，支持汇编和C语言的编程、编译、链接和源程序级调试和在线下载。
2、在线下载软件：STC_ISP_V479
3、近50个单片机应用设计例程
4、MAXPLUSII 10.XX、QUARTUS开发软件，支持多种语言输入，自带LICENSE。
六、实验项目（有配套实验指导书）
（一）单片机实验
1、单片机I/O口应用实验_ P3.3口输入 P1口输出
2、单片机I/O口应用实验_工业顺序控制
3、并行I/O接口8255应用
4、简单I/O口扩展
5、A/D 转换实验
6、D/A转换实验
7、键盘显示控制器8279应用实验
8、步进电机控制实验
9、小直流电机调速实验
10、电子音响实验
11、继电器控制实验
12、数据存贮器扩展实验
13、8031单片机串行口应用实验_双机通信
14、8031串行口应用实验_与PC机通信
15、串行接口16C550应用实验
16、串行A/D转换器TLC549应用
17、串行D/A转换器TLC5615应用
18、单片机双机通信实验_用RS485总线
19、USB接口应用实验
20、16X16 LED点阵显示实验
21、128 X 64 LCD液晶显示接口实验
22、数字温度传感器18B20实验
23、看门狗电路MAX708
24、I2C总线应用实验
（1）串行E2PROM的读写实验
（2）I2C智能卡读写实验
（3）串行键盘显示接口ZLG7290应用实验
（4）PCF8563串行实时时钟应用实验
25、定时计数器8253A应用实验
26、网络接口应用实验
27、CAN总线通信应用实验
28、ISD1730语音录放实验
29、红外接口通信实验
30、大容量NOR Flash与单片机的接口设计
31、TFT彩色液晶屏及触摸屏的应用
32、Small RTOS(51) 1.12.1v 使用
33、直流电机、步进电机闭环控制实验
34、液晶显示虚拟示波器实验
（二）CPLD/FPGA开发实验
1）基于QUARTUSII图形输入电路的设计
2）基于VHDL格雷码编码器的设计
3）含异步清零和同步使能的加法计数器
4）八位七段数码管动态显示电路的设计
5）数控分频器的设计
6）图形和VHDL混合输入的电路设计
7）基本触发器的设计
8）可控脉冲发生器的设计
9）基于VHDL的抢答器的设计
10）键盘接口电路的设计
11）AUDIO电子音乐实验
12）直流电机的测速和速度控制实验
13）步进电机驱动控制
14）交通灯控制电路实验
15）PS2接口键盘显示实验
16）VGA彩条信号发生器的设计
17）数字频率计的设计
18）多功能数字钟的设计
19）电梯控制的设计
20）AD/DA转换实验
21）正负脉宽调制信号发生器设计矩阵
22)基于VHDL的表决器的设计
23)NIOSII IP CORE设计
最小NUISII系统设计
设计一个带SDRAM和FLASH的NIOSII系统
FLASH读写操作-流水灯的设计
视频
单片机/CPLD/FPGA综合实训装置
单片机/CPLD/FPGA综合实训装置适合高职院校、职业学校的《单片机原理与应用》，《EDA电子设计自动化》，《VHDL硬件描述语言》等课程的教学实训。通过本装置可完成单片机的定时器、I/O输入输出、接口扩展、键盘控制、数据显示、数据采集、数据通讯等实训，配备有专业的硬件仿真器、ISP在线下载器，并提供完善的实验例程，是各大中专院校、职业学校单片机教学、课程设计以及科研开发的理想设备。实训内容包括MCS-51单片机基础应用能力训练、综合应用能力训练。
单片机/CPLD/FPGA综合实训装置
二、装置特点仿真器：系统标配有USB接口51仿真器。51仿真器是目前同行业功能完整，性能稳定，技术先进的全USB接口仿真器。兼容KEILC51 UV2 调试环境支持单步、断点、随时可查看寄存器、变量、IO、内存内容, 可使用汇编和C语言进行编程。支持夭折功能可仿真各种51指令兼容单片机，ATMEL、WINBOND、INTEL、SST、ST等等。不占资源，无限制真实仿真（32个IO、串口、T2可完全单步仿真），真实仿真32条IO脚，包括任意使用P30和P31口。USB接口，无需外接电源和串口，即插即用，台式电脑、无串口的笔记本均适用。三CPU设计，采用仿真芯片＋监控芯片＋USB芯片结构，在仿真状态下仿真芯片被完全冻结，可以100%重现CPU所有特性，即总线I/O口。下载仿真通讯急速115200BPS，也是KEIL支持的最高速度,相比以前版本提高一个数量级(10倍以上)，单步运行如飞。ISP在线下载：实验系统配有ISP在线下载接口，并标配USB接口下载电缆线，可直接烧录AT89S5X单片机和AVR单片机。上位仿真软件支持汇编、C语言。可运行于WIN98/2000/NT/XP操作系统平台。采用接口电路模块化、CPU开发式结构，所用I/O口和资源全部引出开放；外围模块完全独立开放，学生可以对各个应用接口电路进行单独实训，也可以组合多个应用接口电路进行综合应用实训。提供了丰富的接口电路，如开关输入/输出、阵列式键盘、LED显示、液晶显示、A/D转换、D/A转换、RS232通信、RS485通信、电机控制、温度采集，红外收发等，这些单片机接口电路涵盖了MCU的各个领域。可提供我公司数控式创新实验平台,可完成如四层电梯、交通灯控制、水塔水位自动控制等多达15个创新实验。创新实验平台需配套USB接口数据采集卡，16组数字量输入、16组数字量输出，带驱动模块；上位软件需能够带有丰富的互动性。软件在电脑屏幕上可构建虚拟环境，再现工业现场中的各种复杂场景。仿真软件窗口有虚拟环境仿真区、输入输出端显示区，下位机进行操作时上位机软件可以实时做出反应；软件必须为简体中文版界面，方便操作；标配USB-blaster下载电缆:支持ALTERA 公司全系列器件，绝对全系列。CPLD：MAX3000、MAX7000、MAX9000 和MAXII 等 FPGA：Stratix、StratixII、StratxIII、Cyclone、CycloneII、CycloneIII、CycloneIV、ACEX1K、APEX20K 和FLEX10K等。主动串行配置器件：EPCS1、EPCS4、EPCS16、EPCS64等增强配置器件：EPC1、EPC4 等。支持三种下载模式：AS、PS和JTAG；支持与Nios II 嵌入式软核处理器的通信和在系统调试，Rev.C最新版固件！；速度快：比常用的并口下载线ByteBlasterII快6倍；必须：目前笔记本电脑几乎已经淘汰了并口，所以常用得ByteblasterMV和ByteblasterII下载线都已经不能在笔记本上使用，所以对于笔记本用户来说，选用USB下载线即是方便，更是必须。完全兼容ALTERA USB Blaster ，使用方法、功能和性能都和ALTERA原厂下载线一致。支持WindowsXP, Windows7(32bit/64bit),Windows10(32bit/64bit)系统，USB 2.0 接口；支持Quartus II 版本6.0及其以上版本(目前最新的是Quartus II13.0).
单片机/CPLD/FPGA综合实训装置
三、技术性能输入电源：单相三线220V±10% 50HZ，配置漏电保护开关工作环境：温度-10℃~+50℃ 相对湿度<85%（25℃） 海拔<4000m绝缘电阻：大于3MΩ装机容量：小于0.5Kva外形尺寸：135cm×60cm×140cm，以产品实物为准。安全保护：具有漏电保护装置，安全符合国家标准。四、实训装置基本配置及功能（一）控制屏控制屏为全铝合金框架结构，提供单相固定220V交流电源，带有指示灯指示。并装有单相漏保开关，控制电子部分挂箱电源。提供三组单相电源插座面板，可提供给外部仪器设备（如示波器等）接插电源。提供直流电源：+5V（5A）、-5V（1A）、+12V（1A）、-12V（1A）各一组。单片机实训挂箱有DP-51、DP-600、DP-700，具体模块配置如下表：
EDA(CDPL/FPGA)挂箱模块配置EP4CE6E22C8N适配卡：Altera公司250000门FPGA/SOPC器件，带配置芯片：EPCS16（16Mbits）底板配置：
实训桌
实训桌上部为铝合金框架结构，控制屏为铝面板腐蚀。下部为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火高密度板，结构坚固，造型美观大方，桌子左右各设有一个抽屉。
五、实验项目
（一）软件实训：
清零程序
拼字程序
数据排序实验
无符号双字节快速乘法子程序
多分支程序
拆字程序
数据区传送子程序
查找相同数据个数
多分支程序
电脑时钟实验
硬件模块实训：
P1口亮灯实
P1口转弯灯实验
P3.3口输入，P1口输出实验
工业顺序控制实验
8255 A、B、C口输出方波实验
8255 PA口控制PB口
8255控制交通灯
简单I/O扩展实验
并行ADC 0809转换实验
并行DAC 0832转换实验
串行A/D TLC549转换实验
串行10位D/A TLC5615转换实验
MC14433并行A/D转换实验
8279键盘显示实验
I2C储存卡读写实验
语音芯片ISD173控制实验（录音）
语音芯片ISD1730控制实验（放音）
继电器控制实验
步进电机控制
8253方波实验
小直流电机调速实验
双色LED点阵实验
16*16 LED点阵显示实验
128*64 LCD液晶显示实验
8250可编程异步通讯接口实验
8251可编程通讯接口实验
单片机RS232/485串行发送实验
单片机RS232/485串行接收实验
DS18B20单总线温度测量实验
红外线遥控收发实验
PCF8563 I?C日历时钟实验
MAX813看门狗实验
PWM脉宽调制实验
74LS164串并转换
74LS165并串转换
AT24C02 I2C总线存储器读写实验
串行存储芯片93C46读写实验
电子音乐演奏实验
LM331 F/V转换实验
LM331 V/F转换实验
8位静态显示器实验
6位动态显示器实验
光耦隔离模块实验
模拟十字路口交通灯实验
CAN总线通讯接口实验（选配）
以太网TCP/IP协议接口实验（选配）
USB2.0通讯接口实验（选配）
CPLD/FPGA实验项目
七人表决器
格雷码变换电路
BCD码加法器
四位全加器
英语字母显示电路
四位并行乘法器
设计基本触发器
设计74LS160计数器功能模块
正负脉宽数控调制信号发生器
序列检测器
四位移位乘法器
ADC0809并行A/D转换实验
DAC0832并行D/A转换实验
步进电机控制实验
16＊16 LED点阵显示实验
4＊4矩阵键盘实验
时钟显示实验
128＊64 LCD液晶显示实验
VGA彩条信号发生器
硬件电子琴电路实验
RS232串口通讯实验
PS/2 键盘接口逻辑设计
TLC5620串行D/A转换实验
TLC549串行A／D转换实验
数控式创新实验平台实验
机器人扫地雷实验
刀库捷径选择实验
四层电梯实验
四级传送带实验
邮件分拣实验
水塔水位控制实验
交流电机Y/△起动开环控制实验
交通信号灯实验
步进电机实验
舞台灯实验
LED显示实验
液体混合装置实验
八通道逻辑分析实验
温度压力实验
连线自检实验
单片机/CPLD/FPGA综合实训装置