《CPLD实验板》word版

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1、太原理工大学夏路易实验电路板的设计太原理工大学自动化系夏路易自己设计制作实验板是非常有意思的事情。第一部分实验板方案选择（一）目前的数字电路实验随着数字电子技术的发展，对数字电路的教学要求也越来越高，不仅要求同学们学会一般数字电路的原理，而且要求同学们能用中小规模数字电路设计一定复杂程度的数字系统。数字电路的实验也应该配合教材，从验证性实验向设计性实验发展，满足培养21世纪人才的要求。但是，目前的各种数字电路实验装置不能满足教学要求，采用这些装置进行数字电路实验有如下缺点：1．为满足各种实验，需要种类繁多的数字集成电路，增加了实验费用和管

2、理的难度，若是由于经费问题未购得所需的数字集成器件，则不能开设需要该器件的实验。2．实验电路连线复杂，集成电路好坏难辫，经常导致实验的失败，并损坏实验电路或实验装置。3．实验中，数字集成电路器件经常损坏严重，导致实验费用增加。4．因为一个课程设计题目所需器件的种类多并且连线复杂，所以进行数字电路课程设计很困难。5．中小规模集成电路在数字系统设计中已经很少使用，学生在学校不能学到新的数字系统的设计方法（二）基于可编程逻辑器件的数字电路实验可编程逻辑器件是一种可以通过编程，改变系统连线，达到系统重构的器件，该器件可以现场编程，就是说当该器件安

3、装到电路板上后，可以对它的功能进行重新设置，这样就可以非常方便的进行数字系统的设计与制作。由于可编程逻辑器件的价格不断降低，门密度不断增大，所以该器件取代中小规模数字集成电路只是时间问题。可编程逻辑器件是数字系统设计中的首选器件，它增加系统可靠性、减少系统体积和功耗、缩短设计周期并降低系统成本，由于它的工作速度快，所以在数字信号处理、自动控制、计算机接口板等方面应用非常广泛。可编程逻辑器件用于数字电路实验有如下特点：1．设计方法先进26太原理工大学夏路易在计算机上输入数字电路原理图或用硬件描述语言描述数字电路，经过编译，然后将编译后的数据

4、文件下载到可编程逻辑器件中是目前最流行的数字电路设计方法。2．一片可编程器件可以完成各种数字电路实验可编程器件中有大量的门电路和触发器，通过编程可以连接成各种中小规模的数字电路，特别是与可编程逻辑器件配套的软件中具备有宏单元库，这些宏单元的功能同74系列数字电路的功能相同，使用这些宏单元做实验，就相当于使用74系列的数字电路做实验。3．节省实验费用在系统（isp）可编程器件的编程次数为10000次，而一片可编程芯片的价格为50元左右（isp1016），平均每次编程的费用为0.005元，可见之便宜。4．实验管理简单实验室中只需要购买一种器件

5、就可以满足各种实验需要。5．实验中没有连线由于实验板上已经将可编程逻辑器件的引脚预先连接了七段显示器、发光二极管、开关和按钮等元件，所以在实验时，只需要在计算机上进行引脚锁定就可以进行实验。6．可以进行复杂的数字系统实验在一片2000门密度的可编程逻辑器件上，可以设计出交通灯、频率计、数字钟、数字秒表、洗衣机控制器等数字电路，完全满足数字电路课程设计的需要（三）实验板的功能这个实验板可以做如下实验：1．可以进行运算器（加、减、乘和除法）、比较器、译码器、编码器、选择器、分配器和一般组合电路的实验2．可以进行触发器、寄存器、计数器和一般时序

6、电路的实验3．可以进行频率计电路、时钟电路、计时电路、交通灯等复杂数字系统的实验4．加扩展板可以进行A/D、D/A、串行E2ROM和8031单片机等方面的实验这个实验板的电路和下载电缆电路是公开的，板上元件数值一目了然，实验板上管脚说明和文字标记清楚，管脚和外围元件之间的连接关系可以从实验板上直接看到，而不必要查看实验指导书或有关资料。这个实验板的连线是固定的，不允许另外连线，这一点在教学上非常重要，试想，几十个学生等着教师检查电路的情况！特别是当电路复杂的时候。若是误将输入端定义成输出端而损坏了器件，就更得不偿失了。这个实验板跳线应该最

7、少，只要一看，就知道跳线如何使用。这个实验板尽量不使用可编程器件的复用管脚，减少使用的复杂程度。为满足教学要求，这个实验板的可编程逻辑器件的程序下载次数应该超过10000次，并且断电数据不丢失。这个实验板应该具有时钟发生电路、稳压电源电路、下载电路、具有数据输入开关和按钮、具有发光管、数码管和蜂鸣器。这个实验板上应该有可编程逻辑器件的保护电路，即使将输入引脚锁定成输出引脚也不会损坏可编程器件。26太原理工大学夏路易这个实验板上的主要元件应该容易更换。这个实验板的价格应该低廉。（四）可编程逻辑器件的选择目前，很多学校和公司都开发了可编程逻辑

8、器件实验板，这些实验板上采用了如下几个公司的产品：Xilinx公司主要产品为FPGA和CPLD，目前各学校和公司制做实验板的常用芯片为FPGA4000系列，SpartanXCS05和XC951