一、总体硬件组成和结构形式
1、实验台体上下部由铁质密文喷塑或铝合金材料制成、上部实验屏由开关电源、基础实验板、和扩展实验板接入区以及实验电路板组成。
2、实验台供电电源交流单相220V/50Hz。
二、详细技术参数
1、基础实验板
1)提供+5V/2A 电源,由三组2芯电源插座输出。
2)提供±12V/1A,由2组3芯电源插座输出。
3)提供0~5V连续可调模拟量输出1路,作为 A/D转换的模拟量。
以上每路电源均设置短路、过流保护功能。
4)提供8路开关量输入和输出电路,输入和输出接口分别用8芯排线引出。
5)设置2位共阴或共阳数码管,段码用8芯排线引出,位码用镀金插孔引出。
6)提供二路带消抖±单脉冲信号输出。
7)设置1MHZ和500KHZ国定脉冲输出。
8)设置IC-14集成电路插座一个,用于灵活扩展常用门电路。
9)设置 电平和低电平复位电路个一路。
2、核心模块的配置
1)51系列单片机核心模块单元
含有兼容51系列SST单片机(SST89E/V516RD2)和STC单片机(STC12C5A60S2),以及通用带锁紧装置的IC座1个,所有I/O口引脚完全对外引出,每组I/O口用8芯排线座引出,数据输出口必须带负载扩展功能(如接有上拉电阻),并用2个8芯排线座并联引出。该模块单元还必须含有外置+5V电源输入接口一个、+5V引出插座2个、电源开关一个、复位按钮一个、晶振电路、经锁存的低位地址线A0~A2用插孔引出、在线下载接口/RS232通信接口、外部接口用的控制线用插孔引出。
2)STM32 cortex-M3核心模块单元
含有STM32 cortex-M3核心芯片STM32F103VBT6,其所有I/O口引脚完全对外引出,每组I/O口用8芯排线座并联引出,数据输出口必须带负载扩展功能(如接有上拉电阻),并用2个8芯排线座并联引出。该模块单元还必须含有外置+5V电源输入接口一个、+5V引出插座2个、电源开关一个、复位按钮一个、晶振电路、经锁存的低位地址线A0~A2用插孔引出、在线下载接口/RS232通信接口、外部接口用的控制线用插孔引出。
3)飞思卡尔系列单片机核心模块单元
含有S12XS系列单片机(MC9S12XS256),所有I/O口引脚完全对外引出,每组I/O口用8芯排线座并联引出,数据输出口必须带负载扩展功能(如接有上拉电阻),并用2个8芯排线座并联引出。该模块单元还必须含有外置+5V电源输入接口一个、+5V引出插座2个、电源开关一个、复位按钮一个、晶振电路、经锁存的低位地址线A0~A2用插孔引出、在线下载接口/RS232通信接口、外部接口用的控制线用插孔引出。
4)FPGA模块单元
FPGA模块单元的配置有二种方式:种是只包含EP2C5T144C8芯片一块,有串行配置芯片及下载接口构成FPGA小系统,其所有I/O口线全部用排针引出。其他外围的接口和单片机共用。第二种是FPGA系统完全独立,核心板上多余的I/O脚可以扩展其他事实验。FPGA系统详细参数在本文后介绍。
5)其它核心模块可以任意扩展
3、扩展实验模块的设置
1)键盘显示控制模块单元
由一个4*4的矩阵键盘组成,键盘的行线和列线用8芯排线引出,由一个8位共阴数码管及驱动芯片组成,采用动态扫描的方式,译码位选信号和八段码信号线用8芯排线引出;译码模块由74LS138和8个LED组成(LED使用贴片),译码芯片同时连接8个LED及8个数码管的公共端;电源接口用2个2芯插座引出。
2)LCD显示模块单元
该模块由12864图形液晶模块或1602中文液晶模块组成,具有兼容二者的接口,每次只能使用其中一种,但两种模块同时配备,电路中有背光调节等功能,其数据线用2个8芯排线座并联引出,电源接口用2个2芯插座引出。
3)A/D、D/A模块单元
该模块A/D芯片采用AD0809,多路输入端可以通过跳线帽来配置,控制信号通过模块内的逻辑芯片综合;D/A芯片采用DA0832,可以输出模拟电流或模拟电压信号,参考电压由模块内提供。其数据线用2个8芯排线座并联引出,电源接口+5V用2个2芯插座引出,±12V由1个3芯插座引出,其它控制线由插孔引出。
4)电子音响驱动控制和继电器控制以及电机控制模块单元
该模块中有蜂鸣器驱动控制电路和小型继电器控制电路,其输入接口用单个插孔引出。
另有1个小型四相步进电动机20BY,用MC1413直接驱动;1个直流电机及驱动电路,并带红外光电测速电路,步进电机和直流电机单独安放,其输入输出接口由插孔引出。电源接口+5V用2个2芯插座引出。
5)无线收发通信模块单元
该模块包含nRF24L01无线通信模块以及3.3V电源转换电路,输入电源为+5V,其数据线用2个8芯排线座并联引出,电源接口+5V用2个2芯插座引出, 其它控制线由插孔引出。
6)超声波测距模块单元
该模块包含超声波发射和接收头,以及信号调理电路,电源接口+5V用2个2芯插座引出,其它信号线用插孔引出。
7)I2C模块单元
该模块包含串行键盘显示接口ZLG7290和串行实时时钟PCF8563电路以及由24C01组成的接触式IC卡读写电路组成。其数据线用2个8芯排线座并联引出,电源接口+5V用2个2芯插座引出, 其它控制线由插孔引出。
8)USB等通讯模块单元
该模块包含RS232/485串行通讯电路、CAN总线通信电路(CAN芯片是SJA1000)、无线红外通信电路组成。其数据线用2个8芯排线座并联引出,电源接口+5V用2个2芯插座引出, 其它控制线由插孔引出。
9)以太网模块单元
该模块包含以太网芯片RT8019电路,其数据线用2个8芯排线座并联引出,电源接口+5V用2个2芯插座引出, 其它控制线由插孔引出。
10)串行AD/DA模块单元
该模块包含AD7922串行双路12为AD和TLV5638串行双路12为DA各一个,并有相关信号调理电路,其电源接口+5V用2个2芯插座引出, 其它控制线由插孔引出。
11) 速AD模块单元
该模块包含ADS826 速AD(10bit并行输出,60Msps)一个,并有相关信号调理电路,其数据线用2个8芯排线座并联引出,电源接口+5V用2个2芯插座引出, 其它控制线由插孔引出。
12)DDS模块单元
该模块包含AD9852芯片一块,并有相关信号调理电路,信号输出安装专用射频接口,由射频线连接,背板为插座方式连接,电源接口单独连接。
13)温度测控模块单元
由 精度温度传感器AD590或数字温度传感器 DS18B20或LM75、加热棒SLM3、专用散热管10X3、4寸风扇、LM324组成的小信号放大电路、超温报警显示等部件组成了一完整的温度闭环控制系统。
5、实验的连接
模块间实验线路的连接:控制信号和部分接口信号的引出采用自锁紧式涂金插孔,永不氧化,美观漂亮,一些总线信号采用排线连接,操作简便,实验导线连接稳定可靠。
6、实验台参考外形尺寸:1500×700×1400mm。
三、实验台配置
序号 | 名称 | 说明 | 数量 |
1 | LH-MCUE实验台 | 含台体、实验电路屏 | 1 |
2 | Keil C51仿真器 +STC12C5A60S2芯片 | 1 | |
3 | 实验导线包 | 含电源线、通信线、2号实验连接线等 | 1 |
4 | 配套软件 | Keil C51仿真调试软件 | 1 |
4 | 1号模块 | 并行AD和DA转换 | |
5 | 2号模块 | 继电器、电机、电子音乐等 | |
6 | 9号模块 | LCD1602和12864接口 | |
7 | 17号模块 | USB/RS232/RS484通讯等 | |
8 | 18号模块 | I2C模块单元 | |
9 | 20号模块 | 以太网模块单元 | |
10 | 24号模块 | 无线收发通信模块单元 | 1 |
11 | 38号模块 | 4×4键盘8位数码管显示 | 1 |
12 | 39号模块 | 串行AD/DA和 速AD | 1 |
13 | 45号 | 综合传感器模块 | 1 |
14 | 50号模块 | 温度测控模块单元 | 1 |
15 | 51号模块 | DDS模块单元 | |
以下是选配CPU模块 | |||
1 | STM32 cortex-M3核心模块单元 | 1 | |
2 | 飞思卡尔系列单片机核心模块单元 | 1 | |
3 | FPGA单元 | 1 | |
4 | 8088微机原理系统 | 1 |
四、实验项目
可以根据模块的配置来完成相关的实验
附:FPGA独立单元的详细介绍
一、硬件配置
采用核心板和扩展底板相结合的方式设计,核心板自成小系统,只需外接5V直流电源即可以开发设计,主芯片用Altera公司的CycloneII系列。核心板上配置了FLASH、SRAM、 速时钟和配置芯片以及JTAG、AS调试接口、电源管理、专用扩展接口等。同时核心板灵活的扩展方式,可以根据用户的不同开发项目很方便的扩展不同的外围接口。
* FPGA核心板详细组成
1、核心板采用10层 精度PCB设计,系统运行加稳定、可靠。
2、主芯片采用Altera公司的Cyclone II系列级FPGA ,具体可以由用户确定。FPGA配置芯片采用EPCS4,容量 达4M BIT,采用AS模式编程,擦写次数 达上万次。
3、一路50M 速、稳定的时钟源。
4、一路系统复位电路。
5、系统电源管理模块能够提供+5V、+3.3V、+2.5V等多种不同电压的电源输出供系统使用。
6、提供两路SRAM,芯片采用IDT71V416-10P。容量 达256K*32BIT。
7、一路FLASH 芯片采用AM29L065D。容量 过8M*8BIT。
8、一路64M*8BIT NAND FLASH。
9、一路32M*8BIT SDRAM。
*扩展底板详细组成
1、RTC实时时钟。
2、1个256色VGA接口。
3、1个标准串行接口。
4、1个USB设备接口,利用PDIUSBD12芯片实现USB协议转换。
5、 基于SPI或IIC接口的音频CODEC模块。
6、 1个蜂鸣器输出模块。
7、 1个PS2键盘/鼠标接口。
8、 1个IIC接口的EEPROM存储器模块。
9、 8个七段码管LED显示。
10、 128×64图形液晶显示器。
11、 16个发光二极管显示。
12、 4×4矩阵键盘。
13、 8个独立按键。
14、 速AD/DA模块(TLC5540/TLC5602)
二、软件配置
1、QuartusII设计软件,5.1版 + SP2补丁,支持全系列CycloneI/II芯片。
2、SoPC Builder标准微处理器外设库。
3、NiosII开发工具,包括NisoII 集成开发环境(IDE 5.1)
4、Microtronix NiosII Linux开发包,1.4版本,支持QuartusII5.1和NIOSII 5.1
三、文档资料
1、FPGA开发板用户手册
2、QuartusII和NIOSII IDE安装指导和入门教程。
3、Verilog HDL/VHDL教学实验指导手册。
4、主要芯片的数据手册及完整的电路图PDF文档。