高級微處理器集成技術(shù)開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺

隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高級微處理器技術(shù)和嵌入式電子產(chǎn)品在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)單片機(jī)的單板級（ASIC）技術(shù)已不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，面對社會對掌握高級微處理器集成技術(shù)復(fù)合人才的大量需求，我們研發(fā)了“高級微處理器集成技術(shù)開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺”。它集MCS-51/ MCS-96單片機(jī)、Cygnal C8051F嵌入式單片機(jī)、INTEL8088微機(jī)、ARM9、CPLD/FPGA、模擬EDA等多種技術(shù)于一體，提供了優(yōu)化的軟件和硬件集成資源，適合“單片機(jī)原理及接口技術(shù)”、“單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)”、“微機(jī)原理及其接口技術(shù)”、“EDA原理及其應(yīng)用技術(shù)”、“32位嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用”教學(xué)實(shí)驗(yàn)大綱的要求，配有豐富的外圍接口電路，提供完善的實(shí)驗(yàn)例程，是各高等院校開展微處理器教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)競賽及科研開發(fā)的理想設(shè)備。

一、系統(tǒng)特點(diǎn)
    1. MCS-51/MCS-96單片機(jī)、INTEL8088微機(jī)三合一系統(tǒng)
    三種MCU共用一個(gè)仿真系統(tǒng)，均可與PC機(jī)通過串行通信連接，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行，其中實(shí)驗(yàn)主板包含MC-S51單片機(jī)和INTEL8088仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并可插接MCS-96CPU板來完成MCS-96芯片16位單片機(jī)實(shí)驗(yàn)。采用專業(yè)仿真機(jī)內(nèi)核，配套友好的菜單窗口化調(diào)試軟件，在該調(diào)試環(huán)境下，具有編輯、匯編、反匯編、連接、單步跟蹤、設(shè)置斷點(diǎn)、全速運(yùn)行等選項(xiàng)。
    2. 單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口應(yīng)用系統(tǒng)
    集成了眾多網(wǎng)絡(luò)接口電路，這些網(wǎng)絡(luò)接口電路涵蓋了MCU的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，并能夠提供用戶領(lǐng)先的應(yīng)用和設(shè)計(jì)的方法。使用功能強(qiáng)大的Keil uVision2 集成調(diào)試軟件，使用ISP下載編程和仿真。
    3. Cygnal C8051F單片機(jī)系統(tǒng)
    為Cygnal公司的高速、高性能混合信號處理C8051F系列單片機(jī)，核心模塊選用C8051F020芯片，此芯片為C8051F系列單片機(jī)中功能*為齊全的一款。核心模塊采用可插拔結(jié)構(gòu)（可更換其它類型的MCU），所有的引腳用長針、雙排“D”型插座及螺絲孔引出，方便功能擴(kuò)展。配有專業(yè)仿真適配器，配套功能強(qiáng)大的集成調(diào)試軟件，具有編輯、編譯、下載、單步、跟蹤、斷點(diǎn)、運(yùn)行等多種功能。
    4. 數(shù)字/模擬EDA系統(tǒng)
    數(shù)字EDA系統(tǒng)配有Altera公司（ACEX 1K100低電壓系列）芯片下載板，同時(shí)可兼容Lattice、Xilinx兩家公司芯片下載板，適用范圍廣泛。ACEX 1K100內(nèi)含4992個(gè)宏邏輯單元，相當(dāng)于10萬門，內(nèi)含嵌入式RAM塊12個(gè)，每個(gè)RAM塊容量為4Kbit，管腳數(shù)達(dá)208腳。配套專用下載軟件，可使用原理圖輸入及AHDL、VHDL、Verilog-HDL等硬件描述語言。
模擬EDA系統(tǒng)配有Lattice公司的ispPAC系列器件（共有ispPAC10、ispPAC20、ispPAC80三種）。
配套專用編程下載軟件。
    5. ARM9微處理器系統(tǒng)
    采用三星的S3C2410 ARM9內(nèi)核芯片，它與ARM7相比，主頻更高，架構(gòu)更合理，運(yùn)行各種嵌入式操作系統(tǒng)更加流暢。配套“THUFZ-1型ARM實(shí)時(shí)在線仿真器”，ARM通過JTAG邊界掃描口來與仿真器連接，不占用任何目標(biāo)存儲器和目標(biāo)端口。仿真器支持程序運(yùn)行、停止、單步、設(shè)置斷點(diǎn)；支持讀寫寄存器、存儲器和系統(tǒng)端口；支持復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)并將代碼下載到目標(biāo)ARM板。
    6. 實(shí)驗(yàn)平臺提供了豐富的硬件接口電路和功能模塊，并提供各種接口電路的應(yīng)用范例和測試程序以及詳細(xì)的應(yīng)用說明，幫助用戶快速地掌握這些接口的應(yīng)用方法。
二、技術(shù)性能
    1. 輸入電源：單相三線220V±10% 50Hz
    2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
    3. 絕緣電阻：大于3MΩ
    4. 裝置容量：＜0.8kVA
    5. 外形尺寸：1620mm×805mm×1420mm
    6. 漏電保護(hù)：漏電動作電流不大于30mA,動作時(shí)間不大于0.1秒
三、系統(tǒng)組成及配置
    實(shí)驗(yàn)裝置由控制屏、實(shí)驗(yàn)桌組成(鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板)。
    （一）控制屏
    1. 直流穩(wěn)壓電源：+5V（5A）/-5V（1A）/+12V（1A）/-12V（1A）各一組。
    2. 直流數(shù)字電壓表：200mV、2V、20V三檔量程，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)碼管顯示, 輸入阻抗10MΩ,精度0.5級。
    3. 直流數(shù)字毫安表：2mA、20mA、200mA三檔量程，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)顯，精度0.5級。
    4. 函數(shù)信號發(fā)生器：本信號發(fā)生器是由單片集成函數(shù)信號發(fā)生器及外圍電路，數(shù)字電壓指示及功率放大電路等組合而成。其輸出頻率范圍為2Hz～2MHz，輸出幅度峰峰值為0～16VP-P。有開關(guān)控制。可輸出正弦波、方波、三角波共三種波形，由琴鍵開關(guān)切換選擇，輸出頻率分七個(gè)頻段選擇，還設(shè)有三位LED數(shù)碼管顯示其輸出幅度(峰一峰值)。輸出衰減分0dB、20dB、40dB、60dB四檔，由兩個(gè)“衰減”按鍵選擇。
    5. 數(shù)字頻率計(jì)：本頻率計(jì)的測量范圍為1Hz至10MHz，六位數(shù)碼管顯示，閘門時(shí)基1S，靈敏度35mV(1-500kHz)/100mV(500kHz-10MHz)；測頻精度為萬分之二(10MHz)。將頻率計(jì)處開關(guān)（內(nèi)測/外測）置于“內(nèi)測”，即可測量“函數(shù)信號發(fā)生器”本身的信號輸出頻率。將開關(guān)置于“外測”，則頻率計(jì)顯示由“輸入”插口輸入的被測信號的頻率。
    6. 實(shí)驗(yàn)平臺由左右兩塊實(shí)驗(yàn)板和各種核心板組成，具體配置如下表

MCU核心板	80C196 CPU板	常用接口芯片電路	擴(kuò)展輸入74LS244接口
	C8051F CPU板		擴(kuò)展輸出74LS273接口
	FPGA下載板（Altera ACEX 1K100）		8279與陣列式鍵盤
	模擬EDA下載板PAC10		8255并行擴(kuò)展接口
	模擬EDA下載板PAC20		8251串行擴(kuò)展接口
	模擬EDA下載板PAC80		8253計(jì)數(shù)器擴(kuò)展接口
	ARM9核心板		8259中斷擴(kuò)展接口
輸入接口	單脈沖發(fā)生		8237DMA
	頻率發(fā)生器		日歷時(shí)鐘（掉電不丟失）
	多圈電位器分壓（0～5V）		語音芯片（含麥克風(fēng)，有錄放功能）
	八位邏輯電平輸出（開關(guān)）		7279與陣列式鍵盤
輸出接口	八位邏輯電平顯示（LED）	存儲器接口芯片	串行EEPROM（24C0x）接口
	雙色發(fā)光二極管顯示（4只）		SRAM62256
	4 位數(shù)碼管（串行）靜態(tài)顯示		Flash Memory29C040
	8 位數(shù)碼管動態(tài)顯示		IC卡接口
	8×16雙色LED點(diǎn)陣顯示	常用外設(shè)	打印機(jī)接口（配有微型打印機(jī)）
	128×64點(diǎn)陣圖文液晶顯示		直流電機(jī)及驅(qū)動（實(shí)物、閉環(huán)控制）
	繼電器驅(qū)動		步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動（實(shí)物）
	揚(yáng)聲器驅(qū)動		紅外信號收發(fā)
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換	并行A/D轉(zhuǎn)換（ADC0809）接口		溫度傳感器及溫度控制（實(shí)物）
	并行D/A轉(zhuǎn)換（DAC0832）接口	ARM9專用模塊	直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)模塊
	串行A/D轉(zhuǎn)換（TLC549）接口		3.5英寸TFT真彩液晶（320×240）
	串行D/A轉(zhuǎn)換（LTC1446）接口		觸摸屏（與液晶屏配套）
	V/F轉(zhuǎn)換		SD卡接口（SD卡用戶自配）
	F/V轉(zhuǎn)換		GPRS模塊（選配）
網(wǎng)絡(luò)接口模塊	RS-232通信接口		雙聲道音頻輸出
	RS-485通信接口		USB主、從接口
	LIN 總線通信		音頻輸入、麥克風(fēng)接口
	CAN總線通信		以太網(wǎng)接口
	USB 1.1接口	EDA專用模塊	16位邏輯電平輸入/輸出、數(shù)碼管
	USB 2.0接口	EDA專用模塊	PS/2，VGA接口板
	以太網(wǎng)通信接口	仿真器	C8051F單片機(jī)仿真適配器
		仿真器	ARM9實(shí)時(shí)在線仿真器

（二）實(shí)驗(yàn)桌
實(shí)驗(yàn)桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；設(shè)有一個(gè)大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料，電腦桌聯(lián)體設(shè)計(jì)，造型美觀大方。
四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
    (一)MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)
    1. I/O口輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
    2. 擴(kuò)展輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
    3. 擴(kuò)展存儲器讀寫實(shí)驗(yàn)
    4. FlashMemory讀寫實(shí)驗(yàn)
    5. 定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
    6. 8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
    7. 外部中斷實(shí)驗(yàn)
    8. 串轉(zhuǎn)并與并轉(zhuǎn)串實(shí)驗(yàn)
    9. 串行靜態(tài)數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn)
    10. 8255輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
    11. 8255控制鍵盤與顯示實(shí)驗(yàn)
    12. 8279控制鍵盤與顯示實(shí)驗(yàn)
    13. 音頻驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
    14. LED點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)
    15. LCD顯示實(shí)驗(yàn)
    16. 電子鐘實(shí)驗(yàn)
    17. 電子琴實(shí)驗(yàn)
    18. 交通燈控制實(shí)驗(yàn)
    19. 單片機(jī)串行口與PC機(jī)通信實(shí)驗(yàn)
    20. 8251可編程串行口與PC機(jī)通信實(shí)驗(yàn)
    21. 并行A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    22. 并行D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    23. 串行A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    24. 串行D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    25. 并行打印機(jī)實(shí)驗(yàn)
    26. I2C串行EEPROM讀寫實(shí)驗(yàn)
    27. IC卡讀寫實(shí)驗(yàn)
    28. V/F轉(zhuǎn)換與F/V轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    29. 語音芯片控制實(shí)驗(yàn)
    30. 日歷時(shí)鐘芯片控制實(shí)驗(yàn)
    31. 直流電機(jī)測速與控制實(shí)驗(yàn)
    32. 步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)
    33. 溫度傳感器與溫度控制實(shí)驗(yàn)
    34. 紅外數(shù)據(jù)發(fā)送與接收實(shí)驗(yàn)
    35. 485通信實(shí)驗(yàn)
    (二)INTEL-8088微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)
    1. I/O口輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
    2. 擴(kuò)展存儲器讀寫實(shí)驗(yàn)
    3. FlashMemory讀寫實(shí)驗(yàn)
    4. 8255輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
    5. 8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
    6. 音頻驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
    7. 串轉(zhuǎn)并與并轉(zhuǎn)串實(shí)驗(yàn)
    8. 串行靜態(tài)數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn)
    9. 8255控制鍵盤與顯示實(shí)驗(yàn)
    10. 8279控制鍵盤與顯示實(shí)驗(yàn)
    11. 8259A硬件中斷實(shí)驗(yàn)
    12. 8251可編程串行口與PC機(jī)通信實(shí)驗(yàn)
    13. 8237A DMA控制實(shí)驗(yàn)
    14. LED點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)
    15. 交通燈控制實(shí)驗(yàn)
    16. 并行打印機(jī)實(shí)驗(yàn)
    17. 并行A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    18. 并行D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    19. 串行A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    20. 串行D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    21. 語音芯片控制實(shí)驗(yàn)
    22. PWM控制直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)
    23. 步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)
    24. 溫度傳感器與控制實(shí)驗(yàn)
    (三)MCS-96單片機(jī)實(shí)驗(yàn)
    1. I/O口輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
    2. 擴(kuò)展輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
    3. 擴(kuò)展存儲器讀寫實(shí)驗(yàn)
    4. 定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
    5. 8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)
    6. 外部中斷實(shí)驗(yàn)
    7. 音頻驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
    8. 串行靜態(tài)數(shù)碼顯示實(shí)驗(yàn)
    9. HSI 測脈沖周期、脈寬實(shí)驗(yàn)
    10. HSO 輸出脈沖實(shí)驗(yàn)
    11. 片內(nèi)脈沖寬度調(diào)制器輸出PWM實(shí)驗(yàn)
    12. 8255輸入、輸出實(shí)驗(yàn)
    13. 8255控制鍵盤與顯示實(shí)驗(yàn)
    14. 8279控制鍵盤與顯示實(shí)驗(yàn)
    15. LED點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)
    16. LCD顯示實(shí)驗(yàn)
    17. 電子鐘實(shí)驗(yàn)
    18. 交通燈控制實(shí)驗(yàn)
    19. 單片機(jī)串行口與PC機(jī)通信實(shí)驗(yàn)
    20. 并行A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    21. 并行D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    22. 串行A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    23. 串行D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    24. 單片機(jī)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    25. 語音芯片控制實(shí)驗(yàn)
    26. 并行打印機(jī)實(shí)驗(yàn)
    27. PWM控制直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)
    28. 步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)
    29. 溫度傳感器與控制實(shí)驗(yàn)
    (四)C8051F嵌入式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)
    1. I/O口輸入/輸出實(shí)驗(yàn)
    2. 定時(shí)器實(shí)驗(yàn)
    3. 音頻控制實(shí)驗(yàn)
    4. 7279鍵盤顯示實(shí)驗(yàn)
    5. 獨(dú)立式鍵盤實(shí)驗(yàn)
    6. LED雙色點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)
    7. 液晶顯示實(shí)驗(yàn)
    8. RS232通信實(shí)驗(yàn)
    9. RS485通信實(shí)驗(yàn)
    10. SRAM外部數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
    11. SPI串行Flash存儲器數(shù)據(jù)讀寫實(shí)驗(yàn)
    12. SMbus串行EEPROM數(shù)據(jù)讀寫實(shí)驗(yàn)
    13. 外部中斷實(shí)驗(yàn)
    14. AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    15. 片內(nèi)ADC實(shí)驗(yàn)
    16. DA轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)
    17. 片內(nèi)DAC實(shí)驗(yàn)
    18. 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
    19. 語音芯片控制實(shí)驗(yàn)
    20. USB從模式和PC機(jī)通信實(shí)驗(yàn)
   21. 以太網(wǎng)測控實(shí)驗(yàn)
22. µC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)移植實(shí)驗(yàn)
    (五)網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)驗(yàn)
    1. Keil C51軟件使用
    2. 7279顯示實(shí)驗(yàn)
    3. LIN 總線通信實(shí)驗(yàn)
    4. CAN總線通信
    5. USB 1.1接口實(shí)驗(yàn)
    6. USB 2.0接口實(shí)驗(yàn)
    7. 以太網(wǎng)通信
    (六)數(shù)字EDA實(shí)驗(yàn)(FPGA)
    1. 簡單邏輯電路設(shè)計(jì)與仿真
    2. 譯碼與寄存器電路設(shè)計(jì)與仿真
    3. 全加器設(shè)計(jì)、仿真與下載
    4. 分頻電路與12歸1電路設(shè)計(jì)
    5. 利用硬件描述語言進(jìn)行數(shù)字鐘設(shè)計(jì)
    6. 動態(tài)掃描顯示電路設(shè)計(jì)
    7. 復(fù)雜數(shù)字鐘設(shè)計(jì)與掃描顯示
    8. BCD碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
    9. 數(shù)據(jù)采集與顯示電路設(shè)計(jì)
    10. 八位除法器設(shè)計(jì)
    11. Moore型狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)
    12. 4×4陣列式鍵盤掃描顯示設(shè)計(jì)
    13. LPM使用及8×8乘法器的設(shè)計(jì)
    14. 利用FPGA實(shí)現(xiàn)函數(shù)波形發(fā)生器
    15. FPGA與計(jì)算機(jī)雙工通信實(shí)驗(yàn)
    16. FPGA與計(jì)算機(jī)并行口通信實(shí)驗(yàn)
    17. 樂曲演奏電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
    18. 樂曲編輯綜合實(shí)驗(yàn)
    19. VGA顯示設(shè)計(jì)
    20. 點(diǎn)陣顯示設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)
    21. 液晶顯示設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
    22. PS2接口設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
    23. 信號發(fā)生器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
    24. 任意波形發(fā)生器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
    25. 數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
    (七)模擬EDA實(shí)驗(yàn)
    1. ispPAC10的增益調(diào)整方法
    2. ispPAC10在接口及應(yīng)用
    3. ispPAC10雙二階濾波器的實(shí)驗(yàn)
    4. ispPAC10高精度階梯濾波器的設(shè)計(jì)
    5. 利用ispPAC10完成電橋測量
    6. 利用ispPAC10實(shí)現(xiàn)溫度測量
    7. 利用ispPAC20完成電壓監(jiān)測
    8. ispPAC20實(shí)現(xiàn)信號放大與比較
    9. 利用ispPAC20完成溫度監(jiān)控
    10. ispPAC80可編程的濾波器設(shè)計(jì)方法
    11. ispPAC80可編程的低通濾波器設(shè)計(jì)
    (八)ARM9實(shí)驗(yàn)
    1. AD接口實(shí)驗(yàn)
    2. DA接口實(shí)驗(yàn)
    3. 鍵盤/LED接口實(shí)驗(yàn)
    4. IRDA紅外接口實(shí)驗(yàn)
    5. GSM/GPRS通訊實(shí)驗(yàn)
    6. 嵌入式Linux的開發(fā)
    7. 串行接口程序設(shè)計(jì)
    8. 內(nèi)核模塊的驅(qū)動設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
    9. LCD驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
    10. 觸摸屏驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
    11. SD卡讀寫實(shí)驗(yàn)
    12. IIS音頻驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
    13. USB驅(qū)動實(shí)驗(yàn)
    14. BootLoader 編譯及燒錄實(shí)驗(yàn)
    15. Linux內(nèi)核的移植與編譯實(shí)驗(yàn)
    16. WinCE系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)

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