LH-DEK2完全模块化电子创新实验装置

　　LH-DEK2是针对电子系统创新实验而研发的一种完全模块化电子创新设计系统。提供给学生的只是一个完整的器件，要怎么应用它，都由学生自己设计线路，自己搭建硬件电路，以培养学生的动手能力和分析能力，为培养高素质的应用型人才打好扎实的基础。

　　一、性能特点

　　实验装置结构形式：集实验桌、综合实验平

　　台、微电脑(选配)、信号发生器、示波器等于一体，综合实验平台采用完全模块化设计，可无限扩展不同的实验系统，包括单片机、微机接口、EDA设计系统、ARM等。

　　二、主要技术指标

　　* 实验桌：

　　1、输入电源：二相三线，交流220V±10%，50HZ

　　2、输出电源：

　　1)二相三线交流220V±10%/50HZ 3组，用于其它测量仪器的供电。

　　2)±5V直流电压源，输出电流1.5A; ±12V直流电压源 ， 输出电流0.7A;

　　3、装置容量：≦1.5KVA

　　4、外型尺寸：参考值1500×700×1300

　　5、工作环境：温度-10°C ～ +40°C,相对湿度85%(25C)

　　6、安全保护：接地保护，漏电保护(动作电流<30mA)，过载保护

　　7、实验桌体：实验桌为铁和铝合金台架结构，绝缘面板，桌面为防火、防水、耐 磨高密度板，结构坚固，造型美观大方。台体下部设有电脑主机柜、键盘架，另设有一个储物柜，用于放置配件、工具及资料等，设计有仪器架，放置示波器等。

　　三、详细技术参数

　　1、基础信号板(输出端均带保护电路，在接线错误时，不会损坏设备)

　　1)提供+5V/2A 电源，由三组4芯电源插座输出。

　　2)提供±12V/1A，由2组5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。

　　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锁紧插座一个，用于灵活扩展常用门电路。

　　9)设置高电平和低电平复位电路各一路。

　　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，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，数据输出口带负载扩展功能，并用2个8芯排线座并联引出。含有外置+5V电源输入接口1个、USB电源接口1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、RS232在线下载通信接口1个、外部接口用的控制线用插孔引出。

　　2)EDA设计核心模块单元

　　EDA设计核心模块单元的配置有二种方式：第一种是只包含EP2C5T144C8芯片1块，有串行配置芯片及下载接口构成FPGA最小系统，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脚可以扩展其它实验。FPGA系统详细参数另行提供。

　　3)本系统可以任意扩展其它单片机系统，包含C8051单片机核心模块、ATMEGA16单片机核心模块、MSP430单片机核心模块、PIC16单片机核心模块、STM32 cortex-M3核心模块。该类模块单元还有外置+5V电源输入接口一个、+5V引出插座1个、电源开关一个、复位按钮一个、晶振电路和在线下载接口或RS232通信接口。

　　3、扩展实验模块的设置

　　1)键盘显示控制模块单元

　　1个4*4的矩阵键盘，行线和列线用8芯排线引出;8位共阴数码管及驱动芯片，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

　　由12864图形液晶模块或1602中文液晶模块组成，二者兼容，每次只能使用其中一种，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

　　A/D芯片采用AD0809，多路输入端可以通过跳线帽来配置;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

　　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)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)高速AD模块单元

　　该模块包含ADS826高速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

　　由高精度温度传感器、加热管SLM3、专用散热器、4寸风扇、小信号放大电路LM324、超温报警显示等部件组成一完整的温度闭环控制系统。

　　4、实验电路工作电源：±5V/2A、±12V/0.5A，每路均带有短路保护和自动关断功能，每路带电源指示。其中+5V电源设计有过压、过流、欠压保护功能，待电路中故障排除后，自动恢复供电。

　　5、低频函数信号发生器：可以产生正弦波、方波、三角波，信号宽度2mS～5S可调，幅值可调。频率范围0.2HZ～500HZ，幅值-5V～+5V可调。

　　6、运算放大器共4个单元(可扩展若干个)，可以自由组合成多级放大电路。每个单元由运算放大器、输入回路6组电阻或电容，反馈回路7组电阻和电容组成。

　　7、示波器

　　基于FPGA设计,采用5.0"TFT800×480 液晶显示屏，色彩绚丽,通道数2个,模拟频带宽度0～20MHz，最高实时采样率100M，取样缓冲器深度4096。

　　8、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。

　　四、实验项目

　　根据模块配置来设置，可以无限扩展。

　　附：EDA独立设计模块的详细介绍

　　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、高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层高精度PCB设计，系统运行更加稳定、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，容量高达4M BIT，采用AS模式编程，擦写次数高达上万次。

　　3、一路50M高速、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。容量高达256K*32BIT。

　　7、一路FLASH 芯片采用AM29L065D。容量高过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、 高速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。

　　四、参考布局图