數(shù)電/模電/EDA綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

一、概述

數(shù)電/模電/EDA綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠完成“電路基礎(chǔ)"、“模擬電子技術(shù)"、“數(shù)字電子技術(shù)"、“ISP在系統(tǒng)編程EDA實(shí)驗(yàn)"、“VHDL設(shè)計(jì)"、“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)"等課程的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)方式上采用全新理念，保留了經(jīng)典的傳統(tǒng)基礎(chǔ)功能模塊驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加了對中大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析和管理實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供了二次開發(fā)的良好環(huán)境，加強(qiáng)了學(xué)生對系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念的培養(yǎng)和實(shí)踐，以適應(yīng)電子系統(tǒng)日趨數(shù)字化、復(fù)雜化和大規(guī)模集成化發(fā)展的需要，真正做到學(xué)用結(jié)合，為創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)打下良好基礎(chǔ)。

二、數(shù)電/模電/EDA綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)特點(diǎn)

該實(shí)驗(yàn)裝置具有安全、穩(wěn)定、可讀、可調(diào)整、直觀、靈活和新型等特點(diǎn)，操作簡單方便，裝置運(yùn)行可靠。具有很強(qiáng)的二次開發(fā)功能。

1、安全性：

人員安全的保護(hù)：不論實(shí)驗(yàn)裝置在正常工作或故障狀態(tài)下，不會危及操作人員的人身安全。

 對誤操作的保護(hù)：不會因?yàn)檎`操作而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)裝置損壞。

 電源的過流保護(hù)：因短路等故障而過流時，可自動切斷實(shí)驗(yàn)裝置電源。

 電源的電壓保護(hù)：電源電壓過高或欠壓時，將自動切斷實(shí)驗(yàn)裝置電源。

2、直觀性：

實(shí)驗(yàn)裝置功能模塊的主要電氣原理或特征將在面板或電路卡上指示，實(shí)驗(yàn)裝置各功能引腳的符號標(biāo)注在面板上，反面由元器件和透明有機(jī)玻璃防護(hù)罩組成,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目根據(jù)需要可以靈活配置和增加設(shè)計(jì)。

3、靈活性

實(shí)驗(yàn)裝置采用主板和各模塊分離的設(shè)計(jì)，可編程器件焊接在獨(dú)立模塊上。通過選擇模塊可以選擇不同廠家、不同型號、不同規(guī)模的可編程器件，既可適應(yīng)不同的教學(xué)需要，也使系統(tǒng)的功能和規(guī)模擴(kuò)展變得更為方便。

為了方便實(shí)驗(yàn)操作，減少對實(shí)驗(yàn)儀器儀表的依賴，實(shí)驗(yàn)裝置主板上各部分功能模塊（包括一些基本功能模塊和實(shí)驗(yàn)小工具）幾乎都是相互獨(dú)立的，可以根據(jù)需要選擇模塊進(jìn)行接線。

實(shí)驗(yàn)裝置提供擴(kuò)展集成插座、面包板和部分必須的分立元件等，留有足夠的接線機(jī)會，也給實(shí)驗(yàn)裝置留有足夠的機(jī)動靈活性。

4、新穎性：

實(shí)驗(yàn)裝置提供了邏輯可編程實(shí)驗(yàn)平臺和模擬可編程實(shí)驗(yàn)平臺，其中邏輯可編程實(shí)驗(yàn)平臺包括CPLD/FPGA模塊，模擬可編程實(shí)驗(yàn)平臺包括ispPAC模塊。不同模塊使用不同的芯片，根據(jù)需要可選擇不同功能芯片的模塊插接到實(shí)驗(yàn)主板上。

三、技術(shù)指標(biāo)：

（一）數(shù)字電路功能單元

1、4×4矩陣鍵盤：矩陣式結(jié)構(gòu)，組合按鍵。

2、8位乒乓開關(guān)：開關(guān)量輸入。

3、十六進(jìn)制8421撥碼盤：提供0～9,A～F十六進(jìn)制編碼值。

4、24位開關(guān)量輸出：發(fā)光二極管紅、黃、綠色三組各八只高亮度發(fā)光二極管，含電流驅(qū)動。

5、6位LED顯示：7段數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式6位，動態(tài)顯示方式1-6位均可，含電流驅(qū)動。

6、有源晶振：4MHz標(biāo)準(zhǔn)時鐘，通過模塊跳線器選擇，向可編程器件的CLK1提供時鐘。

7、可編程脈沖序列發(fā)生器：由555振蕩器構(gòu)成頻率可調(diào)、脈沖數(shù)可設(shè)置的脈沖序列發(fā)生電路。

8、單脈沖發(fā)生器：提供加消抖處理單個±脈沖輸入。

9、邏輯筆：可測量邏輯高低電平、高阻和脈沖狀態(tài)。

10、數(shù)字電路模塊IC1擴(kuò)展卡：

1個40芯IC座，1個20芯IC座，1個14芯IC座

數(shù)字電路模塊IC2擴(kuò)展卡：

1個40芯鎖緊插座，1個20芯鎖緊插座，6個16芯鎖緊插座

（二）模擬電路功能單元：

1、模擬電路模塊接入?yún)^(qū)：可接入各種模擬電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K

2、波形發(fā)生器單元

輸出波形：方波、三角波、正弦波

幅值：正弦波：0～14V（14V為峰-峰值，且正負(fù)對稱）

三角波：0～24V（24V為峰-峰值，且正負(fù)對稱）

方波：0～24V（24V為峰-峰值，且正負(fù)對稱）

頻率范圍：分四檔2HZ～20HZ、20HZ～200HZ、200HZ～4KHZ、4KHZ～100KHZ

3、直流信號源單元：雙路±5V、±0.5V、兩檔連續(xù)可調(diào)。

4、3位半數(shù)字電壓表：測量范圍：-19.99V～+19.99V

（三）EDA實(shí)驗(yàn)功能單元

1、由數(shù)字電路功能單元、模擬電路功能單元共同組成。

2、可編程器件模塊標(biāo)配Lattice 1032實(shí)驗(yàn)板也可根據(jù)學(xué)校要求選配，如Lattice 4256，Altera EPM7128s、Altera EP1K30、Altera EP1K100、Xinlix 95108等實(shí)驗(yàn)板。

（四）擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)?zāi)K區(qū)

1、集成電路擴(kuò)展插座：可插實(shí)驗(yàn)用IC芯片。

2、面包板單元：主板上由二組面包板組成接插件專區(qū)，方便進(jìn)行擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1、數(shù)字部分基本實(shí)驗(yàn)（由二塊IC擴(kuò)展卡共同完成）： 

（l）門電路邏輯功能及測試；

（2）組合邏輯電路(半/全加器)；  

（3）R-S、D、JK4、觸發(fā)器；

（4）三態(tài)輸出觸發(fā)器、鎖存器；

（5）集成計(jì)數(shù)器及寄存器；      

（6）時序電路測試及研究；

（7）譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器；     

（8）波形發(fā)生及單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；   

（9）555時基電路

可選做如下實(shí)驗(yàn)：

（10）CMOS門電路測試；  

（11）門電路的驅(qū)動能力測試；  

（12）MSI加法器實(shí)驗(yàn)；

（13）寄存器及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；

（14）順序脈沖和脈沖分配器電路；  

（15）多路模擬開關(guān)及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；

（16）四路優(yōu)先電路實(shí)驗(yàn)；

（17）TS、OC門的功能測試及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；

（18）邏輯筆實(shí)驗(yàn)與分析實(shí)驗(yàn)；

（19）競爭冒險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)；

（20）計(jì)數(shù)器MSI芯片的應(yīng)用；     

（21）施密特觸發(fā)器及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；

（22）數(shù)字定時器實(shí)驗(yàn)；

（23）電子校音器實(shí)驗(yàn)；

（24）TTL不同系列芯片性能和參數(shù)的測定實(shí)驗(yàn)；

（25）TTL與CMOS相互連接實(shí)驗(yàn)；

（26）觸發(fā)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；  

（27）時序電路應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；

（28）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；

（29）電壓變換器實(shí)驗(yàn)；

（30）示波器多蹤顯示接口實(shí)驗(yàn)

2、模擬部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(共有七個實(shí)驗(yàn)?zāi)K)：

A、模擬電路模塊A1：

1、基本單級放大電路；  

2、兩級放大電路；  

3、負(fù)反饋放大電路；

4、LC振蕩器及選頻放大器

 5、RC正弦波振蕩器；

 6、射級跟隨器；

B、模擬電路模塊A2：

1、集成功率放大器；

2、互補(bǔ)對稱功率放大器；

C、模擬電路模塊A3：

1、集成穩(wěn)壓電路；

D、模擬電路模塊A4：

1、串聯(lián)穩(wěn)壓電路；  

2、晶閘管控制

E、模擬電路模塊A5：

1、場效應(yīng)管實(shí)驗(yàn)  

2、差分電路實(shí)驗(yàn)

F、模擬電路模塊A6：

1、 電壓跟隨器

2、反向比例放大器

3、同相比例放大器  

4、反相求和比例放大器

5、雙端輸入求和放大電路

6、積分電路

7、微分電路

8、微積分電路

9、方波發(fā)生器

10、占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器

11、三角波發(fā)生電路

12、鋸齒波發(fā)生電路

13、低通濾波器

14、高通濾波器

15、帶阻濾波器

16、過零比較器

17、反相滯回比較器

18、同相滯回比較器

19、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路

20、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路

21、波形變換電路

22、集成電路RC正弦波振蕩

G、模擬電路模塊A7：

1、整流濾波與并聯(lián)穩(wěn)壓電路

3、EDA實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（標(biāo)配Lattice 1032實(shí)驗(yàn)板）

1、單元電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

（1）常用門電路設(shè)計(jì)；      

（2）編碼器/譯碼器設(shè)計(jì)；  

（3）觸發(fā)器及時序電路設(shè)計(jì)；

（4）同步/異步計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)；

（5）鍵盤掃描實(shí)驗(yàn)；     

（6）加法器實(shí)驗(yàn)  

（7）LCD(12864)液晶顯示實(shí)驗(yàn)。

2、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

（1）SSI組合電路的設(shè)計(jì)與冒險(xiǎn)競爭觀察；

（2）MSI組合電路的設(shè)計(jì)；

（3）可讀寫寄存器的設(shè)計(jì)。

3、研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：

（1）數(shù)字頻率計(jì)；          

（2）數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)；  

（3）十字路口交通燈自動控制器的設(shè)計(jì)；

（4）出租車計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)；  

（5）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)；  

（6）DAC、ADC模型設(shè)計(jì)；

（7）數(shù)字模擬綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)