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

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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SpartanⅢ XC3S400 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

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★ 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：

★ SpartanⅢ XC3S400 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

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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：

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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。

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图 4.3

4.4 VGA接口

实验箱上提供一个VGA接口，可以使用其驱动CRT或液晶显示器。通过对硬件进行编程，输出标准的VGA信号（红、绿、兰三色信号和行、帧同步信号）至显示器，驱动其显示图像信号。VGA接口只需使用其中的5个引脚，其中行、帧同步信号直接由FGPA输出；红、绿、兰三色信号使用FPGA上8个引脚输出8位数据，其中红色2位、绿色和蓝色各3位，经由电阻网络D/A变换后输出值接显示器，具有256种颜色。

图 4.4

有关显示接口信号的硬件编程，请参阅电视机显示原理及实验例程。

4.5 LCD显示

电子技术综合实验箱底板上可以接入一个液晶显示模块，其规格为：128*64的点阵液晶。模块没有硬件字库，可通过软件编程方式实现英文、汉字和图形的显示。此模块有一套控制命令，通过写入命令，可以实现对模块打开/关闭显示、功能设置、模式设置、读/写等操作，关于此液晶模块使用的详细内容见光盘上LCD模块的使用说明。硬件连接关系如图 所示。其中W2用来调节液晶显示的对比度。液晶各信号引脚接于FPGA引脚上.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6ev8.html