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HY-105D型單片機、CPLD/FPGA開發綜合實驗裝置
一、 產品概述
單片機 ·CPLD/FPGA 開發綜合實驗裝置針對各高等院校須同時開設 “ 單片機 ” 和 “CPLD/FPGA” 教學的需求，本企業研發了單片機 · CPLD/FPGA 開發綜合實驗裝置 。它集 MCS-51 單片機、 CPLD/FPGA 及綜合等技術于一體，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要求設備。
二、單片機 ·CPLD/FPGA 開發綜合實驗裝置 系統特點
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 hy-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 C 8051F 020 單片機模塊，配備 EC5 仿真器。
4 、可選配我公司轉里產品 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、單片機 ·CPLD/FPGA 開發綜合實驗裝置 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 ℃ ） 海拔 < 4000m
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、單片機 ·CPLD/FPGA 開發綜合實驗裝置 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) I 2C EEROM 模塊
(7) 8250 模塊
(8) 8251 模塊 |
(9) AT 24C 02 存儲器模塊
(10)PCF8563 日歷時鐘模塊
(11) 單次脈沖模塊
(12) 93C 46 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 |
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 80C 31 、 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 C 8051F 020 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 |
2. 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。 |
3 ．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 |
4 ．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 |
、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 |
6 、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 |
I 2C 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 |
7 、 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 |
、 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.AT 24C 02 I 2C 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.LM 331 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.I 2C 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 93C 46 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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