电子技术综合实验箱使用说明书

目录

一、系统简介 (2)

二、配置 (2)

三、软、硬件安装 (2)

四、系统功能介绍 (4)

五、MCU单片机小系统详述 (22)

六、ISE9.1简明教程 (36)

七、电子技术综合实验箱实验项目简介 (47)

实验一、流水灯控制实验 (48)

实验二、数码管显示实验 (50)

实验三、液晶显示实验 (52)

实验四、串行A/D实验 (53)

实验五、串行D/A实验 (54)

实验六、232通讯实验 (55)

实验七、鼠标键盘驱动及VGA显示实验 (57)

实验八：简易电子琴实验 (61)

实验九：音乐回放实验 (62)

实验十：等精度频率计实验 (62)

实验十一：DDS实验 (64)

实验十一：扩展部分实验（只提供方案） (66)

实验一、数字存储示波器 (66)

实验二、频谱分析仪 (68)

八、ISE9.1i安装步骤 (73)

电子技术综合实验箱使用说明书

一、系统简介

电子技术综合实验箱是由长沙鑫三知科教设备有限公司研发的，以单片机与FPGA为核心的综合实验系统。主要适用于各高校参加全国大学电子竞赛的赛前辅导，以及本科生的单片机与FPGA的入门级教学，同时该实验系统也可作为研究生、中小企业的电子工程师等使用者的开发平台和辅助培训工具。开发工程师可使用VHDL语言、Verilog语言、原理图或方程式，结合Xilinx集成开发环境开发FPGA的应用，使用C语言或汇编语言开发单片机应用程序。

二、配置

2.1 基本配置

★1. 5V、3.3V、1.8V板上电源

★2. 40万门SpartanⅢXC3S400 FPGA

★3. 支持JTAG、Slave Serial、Select MAP等多种加载模式

★4. 支持FPGA EEPROM配置，EEPROM芯片为XCF02S

★5. 内置50MHZ晶振，满足高速设计要求

★6. 以STC89c58RD+为核心的单片机最小系统

★7. 高速AD/DA模块

★8. 支持标准RS232串行接口

★9. PS2键盘接口、PS2鼠标接口，支持3D、4D滚轮鼠标

★10. VGA监视器接口，支持800×600、1600×1200或自定义分辨率

★11. 12864点阵LCD显示（可选）

2.2 可选配置

★12. 大容量高速SRAM模块，容量128KB

★13. 直接数字合成DDS模块

★14. 语音处理模块

三、软、硬件安装

3.1 开发套件内容

★电子技术综合实验箱；

★FPGA下载线；

★串口电缆；

★用户手册(含原理图和元器件清单)；

★CD-ROM（含ISE7.1、ModelSim6.0、Keilc51、ISPlay v1.5开发软件（数据手册）；

3.2 电子技术综合实验箱各模块基本配置：

◎底板：

★+12V、-12V、5V、-5V、3.3V、1.8V电源

★VGA显示接口

★PS2鼠标、键盘接口

★RS232串行通信接口

★音频输入/输出接口

★LCD接口

★2个独立按键

★8个发光二极管

★电源指示灯

★各模块插座

◎FPGA模块：

★SpartanⅢXC3S400 40万门FPGA

★XCF02S（2Mbit）Configuration PROM ★内置3.3V、2.5V、1.8V、1.2V电源

★内置Jtag下载电路

★电源指示

★内/外部电源切换开关

◎MCU模块：

★51系列核心单片机，与多款型号兼容★地址、数据、中断等多种扩展接口

★内置ISP下载电路

★8个7段数码管

★128*64点阵液晶

★4行4列按键

★32K静态SRAM

★ TLC549 AD芯片

★ TLV5618 DA芯片

★11.059MHz晶振；

3.3 硬件安装

图3.1 硬件安装示意图

硬件的安装过程非常简单，如图3.1所示，将各模块插到对应的位置。在系统未上电时连接FPGA模块、MCU模块的下载电缆。在调试FPGA时将配件中的FPGA下载电缆一头接入计算机的并口，另一头接入FPGA模块的JTAG下载接口。在调试单片机时将配件中的串口线一头接入计算机的串口，另一头接入MCU模块的串口。

至此，硬件安装完毕，下面就可以下载配置进行调试了。

3.4软件安装

本系统所使用的软件均可以从网上获得，安装过程详见其使用说明。

四、系统功能介绍

电子技术综合实验箱采用了模块化的设计方法，将各功能设计成独立的模块可以充分利用FPGA和MCU的资源，利用各模块的不同组合可以轻松实现多种实验项目。能充分满足教学、学习、竞赛与研究的需要。

4.1 电源

实验箱采用直流+12V、-12V、5V电源供电，由电压转换芯片LD1084-3.3、LD1084-1.8

提供系统所需的3.3V和1.8V电压。电路图如图4.1：

图 4.1

4.2 PS/2键盘及鼠标接口实验箱上提供两个PS/2接口，可同时接入键盘和鼠标。PS/2接口引脚定义如图4.2所示，其中数据信号线和时钟信号线与FPGA芯片相连。可用FPGA实现对键盘和鼠标的驱动。

图 4.2

4.3 RS-232串行通信

实验箱上有一个标准的9针RS-232接口，只使用了其中的“引脚2—RxD”和“引脚3—TxD两根信号线，与RS-232双线通信协议兼容。由于RS-232接口采用+3V—+15V表示逻辑“0”，-3V—-15V表示逻辑“1”，因此实验箱上应用MAX202电平转换电路将其转换为数字逻辑电平。具体线路连接如图4.3所示，其中MAX202的11脚和12脚接FPGA。