1、第一章 EDA 技术实验及开发系统简介EDA 技术将电子系统的软件设计与硬件设计有机地融为一体，为电子产品开发、数字电子系统的设计提供了全新的手段，为在高等教学领域深化推广 EDA 技术，促进高科技新技术的应用和发展，我们特别研制了 DVCCJH 型 EDA 技术实验及开发系统。它既适用于高校电子/信息工程 (含 DSP)、通信、机电一体化、计算机应用及自动控制等专业本 /专科或研究生毕业设计，也适用于科研院所的产品及项目开发。DVCCEJH 型 EDA 技术实验及开发系统已申请专利。 该系统采用模块化全开放式结构，满足从简单的电路设计实验到复杂的数字电子系统设计实验，各模块灵活组合，能最大限
2、度地提高学生的创新意识和动手能力，彻底克服了从理论到理论的固定式电路连接的弊端，从而有效地提高教学效果，为培养好一流的 21 世纪高科技人才打下了坚实的基础。DVCCEJH 型 EDA 技术实验及开发系统采用独特的模块化设计，每种目标板均具有自己的下载接口，这样目标板既可以和实验系统母板配合使用，又可以独立进行开发和实验，以适应不同公司的各种 CPLD/FPGA 器件的教学应用。你可以根据目标芯片，通过更换不同型号的目标板进行相应的实验和开发。一、系统主要组成部分:本系统由高效稳压电源 (5V/2A、12V/0.5A)、模块化实验母板及目标板组成。(一)母板上具有下列模块单元电路1、8 位 7
3、 段 LED 显示器2、45 键盘矩阵3、12 位开关量输入4、12 位开关量输出5、3 组正负单脉冲发生6、1 个 VGA 接口，一个 PS/2 接口7、时钟电路(1) 单步信号(2)时钟源为 4MHZ 的 422 分频标准方波信号，分成四组输出。8、二路 05V 电压信号产生电路9、一个蜂鸣器10、一个 A/D 转换器 ADC080911、一个 D/A 转换器 DAC083212、一个 8K 存贮器电路13、一个 1616 点阵 LED 显示模块，可显示英文字母、汉字和简单图形。14、一个单片机 89C5115、一个串行通信接口16、配备一个 LCD 液晶显示接口，可外接 12864 点阵
4、 LCD 图形液晶显示器17、配新型模数、数模转换器件 AD574、TLC5620、TLC549 等接口 (二) 目标板组成1、目标芯片、下载接口2、下载线3、配套软件 (支持 ABEL、VHDL 语言和电路图输入法)二、系统可以完成的实验项目1、基本数字电路实验加法器、译码器、触发器、计数器、移位寄存器、锁存器、可控脉冲发生器等。2、数字系统实验数字钟、频率计、交通灯、彩灯控制器、洗衣机自动控制、LED 显示等。3、综合数字电子系统实验存贮器读写、数据采集 (A/D 转换)、信号发生(D/A 转换)、点阵 LED 显示、LCD 应用实验、键盘显示系统、单片机接口、串行通信等。第二章 EDA
5、技术实验及开发系统原理与使用方法为适应众多 PLD 公司器件的应用,该系统采用独特的双板式 (主板+下载板)结构，通过更换不同型号的目标板，可与众多著名 PLD 公司的 CPLD/FPGA 系列产品相适配，以适应各院校各层次不同教学要求。 一、主板主板结构图如下图 2-1 所示，从图中可以看出，整板划分成数个功能模块，分述如下：1、电源在机箱的后侧面有一电源开关，当把交流 220V 电源线插入机箱后，打开电源开关，主板上即有+5V 工作电源，主板的右上角有一电源指示灯亮。2、下载板功能区该区域左右有两个 40 芯双排插针座 J1 和 J2，用于连接目标板。J1 和 J2 引脚序号与不同目标板相
6、连时对应 I/O 信号名关系见表 2-1。J1 和 J2 上部分引脚不和主板上任何器件相连，而是用排针或者专用插座孔引出，在需要时再连上，目的是让目标芯片上有限的 I/O 口资源得到灵活应用。排针引出的信号有 J 1-23 J 1-30 ，J 2-21 J 2-28 。专用插座孔引出的有 J 1-4 ， J 1-9 ，J 1-21 ，J 1-36 J 1- 39 ，J 2 - 9 J 2 -12 ，J 2 -17 ，J 2-32 J2-35。3、点阵 LED 显示区配有 1616LED 点阵显示模块，用于显示字母、汉字、简易图形等。让用户了解和掌握点阵 LED 显示器工作原理和使用方法。该区有
7、一 4 芯单排插座 DZ 作为点阵行控制输入端，在做汉字显示实验时和目标板上的相应信号线相连。4、七段数码显示器配有 8 只七段数码显示器，以显示测量数据（如频率值、 A/D 转换结果等） ，让用户掌握七段数码显示器的工作原理和使用方法。该区有一 8 线单排插座 LED ，在使用 LED 做实验时要和目标板上的相应信号线相连，详见具体实验。5、交通灯演示区该区作为十字路口模拟交通灯演示实验区。用到该区时，需将三芯电路跳线器 LCZ 拨在 LON 位置，以打开两个数据缓冲区 74LS245，让目标板上的相应信号与 12 个模拟交通灯相连，完成模拟交通灯实验。注：该区不作交通灯使用时，可以作为 1
8、2 路输出电平指示使用。6、开关量输入区该区有 12 位开关量输入，当需要用到其中部分或全部的开关作为开关量输入信号时，需将两只三芯电路跳线器 LCZ1 和 LCZ2 拨在 KON 位置，以打开两个数据缓冲区74LS245，让目标板上的相应信号线与 12 位开关量输入线接通。同时，该区的这 12 位开关量带有电平指示 KL0KL11。当跳线器 LCZ1 和 LCZ2 拨在KOFF 位置时，12 位开关不与任何外部器件相连，KL0KL11 与开关 K0K11 无关，此时KL0KL11 作为目标板上相应信号线的输入 /输出电平指示。7、时钟频率选择区该区为整机提供时钟频率源，由 4MHZ 晶体振荡
9、器产生并通过分频获得 1HZ62KHZ等 20 个标准方波信号，并分成 4 组时钟信号 CLK0、CLK1、CLK2、CLK3 输出。输出的频率值根据跳线器的位置。例第一组中，如果用跳线器让 256HZ 处的两针横向短路，则在CLK1 上输出 256HZ 的频率信号。8、单脉冲发生区该区配有 3 组独立的正负单脉冲发生器SP1 、 SP2、SP3，它通过专用插座孔引出，需要时，由实验导线连到相应的目标处，其中+SP1 已连到运行开关上，当开关拨到单步位置时按一次 AN1 按钮，+SP 上发出一个完整的正脉冲，使程序运行一步。当运行开关不dled64点阵LED显示DZLEDRP1470RP247
10、0A1A2A3A4DZU2BPLDa b c d efg hLEDU17U18U16U19U15U20U14U21U25U22U24U23七段数码显示P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7P2.6P2.530P30P11.0592MC3MC4MC50.1U189C510123F14567F289ABF3CDEFF410K10K10KH7H0KEY键 盘1N5408微控制器存储器单脉冲发生U674LS00U974LS00U774LS74U874LS74AN1AN2AN3+SP1-SP1+SP2-SP2+SP3-SP3交通灯
11、演示100K100K100K100KL0L1L2+L8L6L7+L11+L10+L9+L3+L4+L5+U2974LS245U3074LS245J1-30J1-29J1-28J1-27J1-26J1-25J1-24J1-23JL1JR21KJR31KLCZLONLOFFU31A/D574U32TLC5620U33TLC54912/8STSACSA/SLDACDACADACBLOADDACDDACCTDCKAINTCSTDOUTTACKJVVCCAD574CEGNDADCE0.10.10.15151数模转换模数转换模数转换TDDD8D9D10D11D0D1D2D3D4D5D6D72.5VUref
12、NC1K1KREFADHADLJ1J24701K201N4007LM31720020020020020010K8.25K4700.1J2-8J2-7J2-6J2-5JL2下载板接口D0D1D2D3D4D5D6D7J2-21J2-22J2-23J2-24J2-25J2-26J2-27J2-28NC/CSGND4.7K4.7KJ1-39J1-36J1-21J2-34J2-33J2-32J1-37J1-38J2-35J2-17J1-4J2-12J2-11J2-10J2-9液晶显示接口GNDGDNVCCVIN/WR/RD/CSC/D/RSTD0D1D2D3D4D5D6D7NCNCJ3LCDW5JD1L
13、CS220220220220220220220220220220220220开关量输入1 0K11K10K9K8K7K6K5K4K3K2K1K0KL11KL10KL9KL8KL7KL6KL5KL4KL3KL2KL1KL0+100100100100100100100100100100100100开关量输入/输出显示VCCGNDGNDVCCU2674LS245U2774LS2450.10.1KC22KC21模数转换数模转换时钟频率选择单步 连续复位蜂鸣器RS32串行口VGA视频接口PS/2鼠标接口+5VGND47UF+P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1
14、P2.2P2.3P2.44.7KMC1MC24.7K10UF10UF10UF10UFU274LS14U3RC232RXDTXD1UF1K51K1K1003309013FMPower+A10A11A12EPCEA10A10A10GNDGNDGNDGNDVCCA8A9A10A11A12D0D7A4A3A2A12.5VJ2-391.8VU42764EPA2EPDEPA1JVSW34.7KIN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7INXINYD0D1D2D3D4D5D6D7U104.7KW34.7KW4AD0AD3AD4AD1AD2DACEAIN0INXAW3AIN1INYAW4GND4.7KJ
15、V+12V-12VU11DA0832U12LM358U13LF351W1W2AIN0模拟输入AIN1模拟输入AOUT模拟输出U5CD4060U8CD40604.1943MHz256Hz128Hz64Hz32Hz16Hz8Hz4Hz2Hz1Hz0.5Hz262KHz131KHz65KHz32KHz16KHz8192Hz4096Hz2048Hz1024Hz512HzCLK1CLK0CLK3CLK21 1 1 56 1 01 59 65 1图2.1主板结构图用时，+SP1 任意使用。9、模数转换区（1） 整机主板右下角的模数转换区该区模数转换器是通用的 ADC0809，它是一个 8 路 8 位模数转
16、换器件，8 个通道分成两组，IN0IN3 为一组称 INX，IN4IN8 为一组称 INY，每组中选中哪个通道，由开关 SW1确定，拨在 ON 位置相应通道选中。模拟电压源可由两种方式提供给通道输入端。该区域里三芯电路跳线器 AD1 用于选择第一组通道 INX 模拟电压源。当短路片连在上面 AIN0 时，模拟电压由外部设备通过 AIN0 输入端提供；当短路片连在下面 W3 时，模拟电压源由该区的电位器 W3 提供（05V） 。同样跳线器 AD2 用于选择第二组通道 INY 模拟电压源，当短路片连在上面 AIN1 时，模拟电压由外部设备通过 AIN1 输入端提供。当短路片连在下面W4 时，模拟电
17、压源由该区的电位器 W4 提供（05V） 。在使用该区时，8 线单排针座 AD0 上信号 D0D7（AD0809 的数据总线）要用 8 芯排线连到目标板引出的相应信号线上。同时开关 SW2 位 1、2、3 拨在 ON 位置。表 2-1 J1 与芯片引脚名对应表对应器件引脚号和引脚名EP1K100QC208-3 EPM7128SLC84-15J1 引脚信号 信号名称 兼容信号名引脚号 引脚名 引脚号 引脚名1 VCC2 VCC3 运行模式开关 CLK(+SP) 183 CLK 83 GCLK4 扩展 J1-4 184 INPUT5 点阵 0 列 8 I/O 25 I/O6 点阵 1 列 9 I/
18、O 24 I/O7 点阵 2 列 11 I/O 21 I/O8 点阵 3 列 12 I/O 20 I/O9 点阵 4 列 13 I/O 18 I/O10 点阵 5 列 14 I/O 17 I/O11 点阵 6 列 15 I/O 16 I/O12 点阵 7 列 17 I/O 15 I/O13 点阵 8 列 18 I/O 12 I/O14 点阵 9 列 24 I/O 11 I/O15 点阵 10 列 25 I/O 10 I/O16 点阵 11 列 26 I/O 9 I/O17 点阵 12 列 27 I/O 8 I/O18 点阵 13 列 28 I/O 6 I/O19 点阵 14 列 29 I/O
19、5 I/O20 点阵 15 列 30 I/O 4 I/O21 扩展 J1-21 31 I/O22 CLK0 78 INPUT23 扩展 J1-23 L0 36 I/O 81 I/O24 扩展 J1-24 L1 37 I/O 80 I/O25 扩展 J1-25 L2 38 I/O 79 I/O26 扩展 J1-26 L3 39 I/O 77 I/O27 扩展 J1-27 L4 40 I/O 76 I/O28 扩展 J1-28 L5 41 I/O 75 I/O29 扩展 J1-29 L6 44 I/O 74 I/O30 扩展 J1-30 L7 45 I/O 73 I/O31 VGA1 L8 46
20、I/O 70 I/O32 VGA2 L9 47 I/O 69 I/O33 VGA3 L10 53 I/O 68 I/O34 VGA4 L11 54 I/O 67 I/O35 VGA6 55 I/O 27 I/O36 扩展 J1-36 56 I/O 22 I/O37 扩展 J1-37 57 I/O38 扩展 J1-38 58 I/O 84 OE1n39 扩展 J1-39 60 I/O 1 CLRn40 CLK1 79 GCLK1 2 OE2n表 2-2 J2 与芯片引脚名对应表对应器件引脚号和引脚名EP1K100QC208-3 EPM7128SJ2 引脚序号 信号名称 兼容信号名引脚号 引脚名
21、引脚号 引脚名12 液晶 C/D FMIN（ PS/1） 169 I/O 28 I/O3 液晶/WR 168 I/O 29 I/O4 2764 OE 167 I/O 30 I/O5 0809 ADD-A K0 163 I/O 31 I/O6 0809 ADD-B K1 160 I/O 33 I/O7 0809 ADD-C K2 150 I/O 34 I/O8 2764 A0 K3 149 I/O 35 I/O9 2764 A1 K4 148 I/O 36 I/O10 2764 A2 K5 147 I/O 37 I/O11 2764 A3 K6 144 I/O 39 I/O12 2764 A4
22、K7 143 I/O 40 I/O13 2764 A5 K8 142 I/O 41 I/O14 2764 A6 K9 141 I/O 44 I/O15 2764 A7 K10 140 I/O 45 I/O16 2764 A8 K11 139 I/O 46 I/O17 2764 A9 136 I/O 48 I/O18 KL0 135 I/O 49 I/O19 KL1 134 I/O 50 I/O20 KL2 133 I/O 51 I/O21 扩展 J2-21 132 I/O 52 I/O22 扩展 J2-22 131 I/O 54 I/O23 扩展 J2-23 128 I/O 55 I/O24
23、扩展 J2-24 127 I/O 56 I/O25 扩展 J2-25 126 I/O 57 I/O26 扩展 J2-26 125 I/O 58 I/O27 扩展 J2-27 122 I/O 60 I/O28 扩展 J2-28 121 I/O 61 I/O29 0809 STA （ PS/5） 120 I/O 63 I/O30 0809 EOC （ JUMP） 119 I/O 64 I/O31 0809 Enable （ /WR） 116 I/O 31 I/O32 扩展 J2-32 115 I/O33 扩展 J2-33 114 I/O34 扩展 J2-34 113 I/O35 扩展 J2-35
24、112 I/O36 3.3V37 /RST 80 INPUT38 RST 182 INPUT39 2.5V/1.8V40 GND表 2-3 其它扩展口与芯片引脚名对应表（扩展的 8 芯排针标字符的一端为 1 脚，EP1K100QC208-3）信号名称 引脚号 引脚名 信号名称 引脚号 引脚名 信号名称 引脚号 引脚名JA1-1 61 I/O JA2-1 71 I/O JA3-1 88 I/OJA1-2 63 I/O JA2-2 73 I/O JA3-2 89 I/OJA1-3 64 I/O JA2-3 74 I/O JA3-3 90 I/OJA1-4 65 I/O JA2-4 75 I/O J
25、A3-4 92 I/OJA1-5 67 I/O JA2-5 83 I/O JA3-5 96 I/OJA1-6 68 I/O JA2-6 85 I/O JA3-6 94 I/OJA1-7 69 I/O JA2-7 86 I/O JA3-7 95 I/OJA1-8 70 I/O JA2-8 87 I/O JA3-8 96 I/OJA4-1 97 I/O JA5-1 156 I/O JA6-1 170 I/OJA4-2 99 I/O JA5-2 157 I/O JA6-2 172 I/OJA4-3 100 I/O JA5-3 158 I/O JA6-3 173 I/OJA4-4 101 I/O JA
26、5-4 159 I/O JA6-4 174 I/OJA4-5 102 I/O JA5-5 161 I/O JA6-5 175 I/OJA4-6 103 I/O JA5-6 162 I/O JA6-6 176 I/OJA4-7 104 I/O JA5-7 164 I/O JA6-7 177 I/OJA4-8 111 I/O JA5-8 166 I/O JA6-8 179 I/OJA7-1 187 I/O JA8-1 197 I/O JA9-1 155 DCLKJA7-2 189 I/O JA8-2 198 I/O JA9-2 204 nRSJA7-3 190 I/O JA8-3 199 I/O
27、JA9-3 206 nWsJA7-4 191 I/O JA8-4 200 I/O JA9-4 207 CSJA7-5 192 I/O JA8-5 202 I/O JA9-5 208 nCSJA7-6 193 I/O JA8-6 203 I/O JA9-6 16 RDYnBSYJA7-7 195 I/O JA8-7 205 I/O JA9-7 10 CLKUSRJA7-8 196 I/O JA8-8 7 I/O JA9-8 3 nCEO（2）整机主板左中的模数转换区该区主要是扩展 A/D 接口。为了让用户了解目前新型的 A/D 器件的应用，我们扩展了一个 AD574A 和一个 TLC549 模数
28、转换器。AD574A 属高速高精度 A/D 器件，本机上 AD574A 插座已连成双极性输入方式，模拟电压输入端接到跳线器 AD1 的 INX 上，模拟电压源由 AD1 跳线器选择。当段落眼片连在上面 AIN0 时，模拟电压由外部设备通过 AINO 输入端提供；当短路片连在下面 W3 时，模拟电压源由该区的 电位器 W3（05V ）提供。 AD574A 内置 10V 精密参考电压源。输入采样电压范围是10V+10V，精度为 12 位，最高位是符号位，转换速度是 20s。芯片上的数据总线 D0D11 全部用排针引出。AD574A 的片选信号 AD574CE 用跳线器 ADCE 接入，选通时短路片
29、插在下面 GND 位置，不用时插在 VCC 位置。其余控制信号线用插针座引出，在使用时用实验导线与目标板上引出的相应信号线相连。另一个模数转换器是 TLC549，它是一个串行 A/D 模数转换器，精度为 8 位，转换速度是 17s ，它的模拟量输入端连到跳线器 AD2 的 INY 上，模拟电压输入由 AD2 跳线器选择，参考电压由 REF 跳线器选择，应拨在 2.5V 位置，芯片上的其余控制信号全部用插针座引出，在使用时用导线与目标板上引出的相应信号线相连。10、数模转换区（1） 整机主板右下角数模转换区本区用的是 DAC0832 作为数模转换器，它是一路 8 位 D/A 数模转换器，输出模拟
30、量是电流型，转换精度 8 位。使用运算放大器可以将 DAC0832 的电流输出线性地转换成电压输出。在使用该区时，先将 AD3、AD4 两个跳线器拨在下面，分别为 +12V 和 12V 位置，接通芯片的工作电压12V，调节 W1 使 DAC0832 的第 8 个脚 VREF= 5V，再将单排 8 芯插针座 AD0 用实验导线连到目标芯片的相应 I/O 口线上，然后将 DAC0832 的片选信号通过跳线器 DACE 上的短路片接在 GND 位置。0832 的写信号线通过开关 SW2 位 7 确定是否与目标板相应 I/O 口相连，有目标板控制完成数据锁存输入，这样 DAC0832 就可以工作了，它
31、的模拟电压输出口是 AOUT。（2）整机主板左中数模转换区该区扩展了一个 TLC5620 串行 D/A 数模转换器。它是带有缓冲基准输入端（高阻抗）的四路 8 位电压输出的数字/模拟转换器。单+5V 电源工作，输出电压可编程 1 至 2 倍基准电压范围。11、键盘矩阵区板上扩展 45 键矩阵区。0F 16 个数字键，F1F4 4 个功能键，利用该区可以做键盘扫描设计，由目标板产生扫描时序，当有键按下时，即可读取键值，根据键值产生不同输出，完成各自功能块。使用该区时，需将单排 8 芯插针座 KEY 的 H0H7 与目标板上相应信号线相连。12、液晶显示接口区该区域扩展了一个液晶显示接口插座。在使
32、用液晶显示器时，只要把液晶显示模块插到J3 插座上，然后将 8 芯单排插针座 LCD 的 D0D7 用导线连到目标板的相应 I/O 口信号线上，同时把控制液晶显示模块的片选信号跳线器 LCS 拨在 GND 的位置。这样就可以在数字系统设计中做各种液晶显示实验。13、微控制器区该区为综合数字系统的设计提供单片机控制器 89C51，单片机 89C51 上控制线、I/O 口线全部向外引出，用户可以根据需要灵活应用，单片机上的串行通信口 TXD 和 RXD 与目标板上串行通信线兼容使用。当要使用单片机串行口与 PC 机通信时，需将跳线器TXD、 RXD 用短路片连上，不用时拔掉短路片，防止与目标板冲突
33、。单片机的复位由该区的复位按钮复位。14、PS/2 鼠标接口通过此接口，可以将 PC 机的键盘或鼠标与本系统的目标芯片相连，可以完成综合数字通信系统与接口方面的设计实验。15、VGA 视频接口通过该接口，可以将 VGA 显示器与本系统的目标芯片相连，实现对 VGA 显示器的控制，完成综合数字通信系统中图像显示和处理设计实验。16、RS232 串行通信接口该接口既可作为单片机与 PC 机通信的接口，又可作为目标芯片直接与 PC 机通信的接口。目标芯片与 RS232 的线已连好。当用单片机 89C51 与 PC 机通信时，将 TXD 和 RXD跳线器用短路片相连即可，不用时拔掉短路片。17、蜂鸣器目标芯片的声讯输出。通过它可以进行奏乐或了解信号的频率。蜂鸣器输出与否由开关SW2 的位 4 确定，拨在 ON 位置时，蜂鸣器有输出。18、存储器区该区装有 EPROM 2764 芯片一片，用于存放 LED 点阵显示汉字字库和 LCD 液晶显示汉字字库。使用该区时，需将 8 芯单排插针座 EPD 的 D0D7 用实验导线连到目标芯片的相应信号线上。
