单片机CPLD/FPGA开发综合实验设备是针对各高等院校须同时开设“单片机”和“CPLD/FPGA”教学的需求，实验设备集MCS-51单片机、CPLD/FPGA综合等技术于一体。提供了优化的软件和硬件集成资源，适合“单片机原理及接口技术”、“CPLD/FPGA原理及其应用技术”教学大纲的要求，实验系统提供了丰富的硬件接口电路和功能模块，并提供各种接口电路的应用范例和测试程序以及详细的应用说明，帮助用户快速地掌握这些接口的应用方法，是各高等院校开展单片机、CPLD/FPGA教学、课程设计、电子设计竞赛及科研开发的理想设备。
一、单片机CPLD/FPGA开发综合实验设备特点:
1、MCS-51单片机系统：丰富的接口电路，这些单片机接口电路涵盖了MCU的各个应用领域，并能够提供用户领先的应用和设计的方法。CPU芯片引脚引出，可以任意的连接自己的实际应用系统。配有专业的ZL-2020型高性能MCS-51硬件仿真器，64K数据空间、64K程序空间全部开放，不占用CPU资源，采用双CPU模式，仿真CPU和用户CPU独立运行，具有编辑、编译、下载、单步、跟踪、断点、运行等多种功能。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。
2、CPLD/FPGA系统，包含数字和模拟EDA系统：数字EDA系统配有Altera公司的EP1K30器件，具有30000门的FPGA芯片，可兼容多种电压内核芯片。也可配置Lattice公司的ISPLSI1032E器件，具有6000门的CPLD芯片。模拟EDA系统配有Lattice公司的ispPAC系列器件，配套专用编程下载线和下载软件。
3、可选配C8051F020单片机模块，配备EC5仿真器。
4、可选配我公司DAQ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。
二、单片机CPLD/FPGA开发综合教学实验设备技术性能：
1、输入电源：单相三线220V±10% 50HZ
2、工作环境：温度-10℃~+50℃ 相对湿度<85%（25℃）
3、绝缘电阻：大于3MΩ
4、装机容量：小于0.5Kva
5、外形尺寸：135cm×60clm×140cm，以产品实物为准
三、单片机CPLD/FPGA开发综合实验设备系统配置：
1．控制器单元挂箱：挂箱主要用于插接不同的CPU模块。挂箱上包含了CPU模块的接口插座和基本实验电路及系统扩展电路，可单独完成大部分的基本实验，挂箱上有三个(40P、40P、20P)扁平电缆接口槽用于和其他挂箱连接。挂箱上的资源如下：
(1)8155接口模块
(2) 8255接口模块
(3) 8279键盘显示接口模块
(4) 8253可编程定时器模块
(5) MAX813硬件看门狗模块
(6) I2C EEROM模块
(7) 8250模块
(8) 8251模块 |
(9) AT24C02存储器模块
(10)PCF8563日历时钟模块
(11)单次脉冲模块
(12)93C46串行EEPROM模块
(13)红外线收发模块
(14)DS18B20数字温度传感器模块
(15)开关量输入模块
(16)关量输出模块 |
2.控制器单元挂箱支持CPU模块和译码模块：
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模块名称 |
功能指标 |
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51系列CPU模块 |
支持80C31、80C51，含32K SRAM、64K ROM组成数据总线、地址总线和控制总线 |
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Cygnal51CPU模块(选配) |
采用美国Cygnal公司的嵌入式单片机C8051F020芯片，含32K SRAM，组成数据总线、地址总线和控制总线 |
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译码模块 |
采用LATTICE公司的ispLSI1016E完成整个系统的译码工作 |
3.信号转换单元挂箱：挂箱上有三个（40P、40P、20P）扁平电缆接口槽用于和控制器单元挂箱信号连接。挂箱支持的模块：
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模块名称 |
功能指标 |
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8位并行AD模块 |
由AD0809模数转换电路组成8路8位AD。 |
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8位并行DA模块 |
由两只DA0832数模转换电路组成2路8位DA。 |
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12位并行AD模块 |
由AD574模数转换电路组成12位AD。 |
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12位并行DA模块 |
由TLV5613数模转换电路组成12位DA。 |
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I/O 扩展模块 |
由两块74LS244芯片扩展成16路并行输入电路。
由两块74LS273芯片扩展成16路并行输出电路。
用74LS164芯片组成串转并输出电路。
用74LS165芯片组成并转串输入电路。 |
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转换模块 |
用LM311实现V/F电路和F/V电路
用TLC549芯片组成串行AD转换电路。
用TLC5615芯片组成串行DA转换电路。 |
4．通信与打印机单元挂箱：挂箱上有三个（40P、40P、20P）扁平电缆接口槽用于和其他挂箱信号连接，打印机装在挂箱的底板上。
挂箱支持的模块：
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模块名称 |
功能指标 |
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RS232/RS485/CAN总线通信模块 |
由MAX232芯片组成RS232通信电路，MAX485芯片组成RS485通信电路。由SJA1000芯片和TJA1050芯片组成CAN总线电路。 |
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USB通信模块 |
由1581芯片组成USB2.0通信模块 |
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网络控制器模块 |
采用RTL8019AS芯片 |
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微型打印机（选配件） |
微型打印机 |
5．显示与键盘单元挂箱：挂箱上有三个（40P、40P、20P）扁平电缆接口槽用于和其他挂箱信号连接。挂箱支持的模块：
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模块名称 |
功能指标 |
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静态显示模块 |
由74LS164芯片驱动 |
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动态显示模块 |
采用8位8段LED数码管。 |
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液晶显示模块 |
提供128*64点阵的液晶显示屏 |
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CPLD模块 |
采用LATTICE公司1032芯片 |
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4*4行列式键盘 |
公共键盘 |
6、对象挂箱(一)：挂箱上有三个（40P、40P、20P）扁平电缆接口槽用于和其他挂箱信号连接。
挂箱支持的模块：
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模块名称 |
功能指标 |
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继电器模块 |
由两个5V继电器、2个12V继电器和2个24V继电器组成。 |
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光耦隔离模块 |
由3个TLP521-4芯片组成12入12出。 |
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LED显示模块 |
用16个LED灯组成逻辑电平测试电路 |
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开关量模块 |
用16个按键组成高低电平输出电路 |
7、对象挂箱(二) ：挂箱上有三个（40P、40P、20P）扁平电缆接口槽用于和其他挂箱信号连接。
挂箱支持的模块：
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模块名称 |
功能指标 |
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IC卡读写模块 |
I2C总线实现IC卡的读写及识别 |
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直流电机 |
带驱动小直流电机，测速部分由1个霍尔传感器组成 |
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步进电机 |
采用四相步进电机，带驱动电路 |
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交通灯模块 |
采用16个LED灯和四位数码管组成。 |
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语音处理模块 |
采用1730专用语音芯片组成 |
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PWM调制模块 |
由324运放芯片组成,用于小直流电机调速 |
8、 EDA 挂箱（一）（数字EDA系统CPLD/FPGA）
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模块名称 |
功能指标 |
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CPLD器件：Lattice1032E(默认) |
Lattice公司6000门CPLD |
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FPGA器件：EP1K30（选配件） |
Altera公司30000门FPGA |
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VGA接口 |
VGA接口，接显示器做彩条信号实验 |
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PS/2键盘接口 |
PS/2键盘接口逻辑设计 |
9、 EDA 挂箱（二）（模拟EDA系统）
LATTICE ispPAC系列器件IspPAC10及相关外围、下载电路。
五、实验项目：
1、MCS-51单片机实验项目：软件部分实验：
1．清零程序田
3．拼字程序
5．数据排序实验
7．无符号双字节快速乘法子程序
9．多分支程序 |
2．拆字程序
4．数据区传送子程序
6．查找相同数据个数
8．多分支程序
10．电脑时钟实验 |
硬件部分实验：
1．P1口亮灯实
3．P3.3口输入，P1口输出实验
5．8255 A、B、C口输出方波实验
7．8255控制交通灯
9．并行ADC 0809转换实验
11．8279键盘显示实验
13.微型打印机实验
15.语音芯片ISD173控制实验（录音）
17.继电器控制实验
19.8253方波实验
21.16*16 LED点阵显示实验
23.8250可编程异步通讯接口实验
25.单片机RS232/485串行发送实验
27.DS18B20单总线温度测量实验
29.串行A/D TLC549转换实验
31.PCF8563 I²C日历时钟实验
33.PWM脉宽调制实验
35.74LS165并串转换
37.AT24C02 I2C总线存储器读写实验
39.电子音乐演奏实验
41.以太网TCP/IP协议接口实验
43.LM331 F/V转换实验
45.AD574 12位并行模数转换实验
47.4*4行列式键盘实验
49.8位动态显示器实验
51.模拟十字路口交通灯实验 |
2．P1口转弯灯实验
4．工业顺序控制实验
6．8255 PA口控制PB口
8．简单I/O扩展实验
10．并行DAC 0832转换实验
*12.通用打印机实验
14.I2C储存卡读写实验
16.语音芯片ISD1730控制实验（放音）
18.步进电机控制
20.小直流电机调速实验
22.128*64 LCD液晶显示实验
24.8251可编程通讯接口实验
26.单片机RS232/485串行接收实验
28.红外线遥控收发实验
30.串行10位D/A TLC5615转换实验
32.MAX813看门狗实验
34.74LS164串并转换
36.LM331 V/F转换实验
38.串行存储芯片93C46读写实验
40.CAN总线通讯接口实验
42.USB2.0通讯接口实验
44.LM331 V/F转换实验
46.TLV5613 12位并行数模转换实验
48.8位静态显示器实验
50.光耦隔离模块实验 |
2．CPLD/FPGA模块实验：基本实验：
1、七人表决器
3、BCD码加法器
5、格雷码变换器
7、设计74LS160功能模块计数器
9、可控脉冲发生器
11、语字母显示实验
13、序列检测器
15、正负脉冲数控调制发生器 |
2、四位加法器
4、格雷码变换器
6、触发器(D,JK)
8、多模加减计数器
10、简易数码锁
12、八位乘法器
14、可变模16位加法计数器
16、秒表设计实验 |
模块实验：
17、A/D 0809模数转换器实验
19、（19）步进电机控制实验
21、16*16 LED点阵显示实验
23、4*4键盘扩展实验
25、电子音乐演奏实验
27、RS232串口接收实验（RECEIVE）
29、异步串口通讯（UART）
31、波形发生器实验 |
18、D/A 0832数模转换器实验
20、小直流电机转速控制
22、VGA接口彩条信号实验
24、128*64 LCD液晶显示实验
26、RS232串口发送实验（SEND）
28、PS/2键盘接口逻辑设计
30、串行A/D转换实验TLC549
32、存储器读写实验 |
模拟EDA实验：
33、IspPAC10增益的设定与调整
35、IspPAC10二阶滤波器的实现
37、IspPAC10在Single-Ended中的应用 |
34、IspPAC10增益的放大与衰减
36、IspPAC10电桥测量实验
38、IspPAC10实现温度监测 |
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