LH-MCUE完全模块化单片机、EDA实验开发系统

　　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)设置高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：第一种是只包含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脚可以扩展其他事实验。FPGA系统详细参数在本文最后介绍。

　　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)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

　　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、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。