EDA综合实验箱使用手册.docx

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EDA综合实验箱使用手册

EDA综合实验箱使用说明手册

一．系统概述

1.系统结构及说明

系统结构如图1.1所示：

图1.1系统结构框图

2.硬件资源

1.1单片机资源

◆完全兼容51内核的SST89E516RD，管脚兼容AT89C51，带仿真监控程序

◆时钟频率：

0~40MHz

◆集成1KBy片内RAM

◆64Kbyte+8KbyteFlashEEPROM

◆看门狗

◆可编程计数器阵列（PCA）

◆SPI接口

◆I2C接口

1.2可编程逻辑器件资源（EP3C10E144）

◆10,320逻辑单元（LE）

◆46个M9K

◆423,936bitRAM

◆23个18*18硬件乘法器

◆2个锁相环（PLL）

◆10个全局时钟网络

◆最大94个用户IO口

◆最大22组差分接口

1.3常用外围设备资源

◆4*4矩阵按键

◆8*1独立按键

◆8个发光二极管

◆8位7段数码管

◆字符液晶1602

◆点阵液晶12864（带字库）

◆蜂鸣器

◆8K串口存储器（仅单片机模式可用）

◆10位高精度AD转化器（仅单片机模式可用）

◆12位高精度DA转换器

二．操作说明

1.人机交互模块功能说明

该模块是本EDA实验箱的人机对话界面，主要实现对本EDA实验箱的模式选择、电压测量、信号输出、频率测量以及系统复位等功能。

其主要部件及功能如表2.1所示：

表2.1人机交互模块部件及功能

元器件名称

功能描述

HB12864显示屏

显示

功能键

上移

下移

退出/返回键，返回上一级

确定键

模式选择键

Reset

复位键

插针

外接待测直流电压接入

外接待测频率接入

信号输出

2.实验箱上电或复位

当实验箱初次上电或者按Reset（复位）键，都将进入初始化界面，该界面将显示重庆邮电大学徽标以及实验平台的名称、制作者等信息，随后即自动进入功能选择界面。

如图2.1所示：

图2.1功能选择界面

功能1：

电压测量

能够完成对实验箱上+5V、+3.3V两路电源电压以及外接直流电压（VT）的测量。

功能2：

信号输出

能够同时产生多路不同频率的方波信号，频率调节范围（1Hz～1MHz）。

功能3：

频率测量

可以测量外接频率（FT）。

功能4：

模式选择

实现不同工作模式间的切换。

目前本实验箱共设计有9种不同的工作模式（模式0～模式8），不同模式对应有不同的电路结构，各模式下的电路结构图可参见模式介绍。

3.模式选择

在功能选择界面，按S4键进入工作模式选择（如图2.2所示），选定模式后按S3键确认，即可进入该模式。

图2.2模式选择界面

在不同模式下，发光二极管和数码管的初始显示是不一样的，如表2.2所示：

表2.2不同模式下的LED和数码管初始显示状态对照表

模式

8位LED显示

8位数码管显示

模式0

全亮

全灭

模式1

全灭

模式2

全灭

模式3

全亮

全灭

模式4

全亮

8位全部显示“

”

模式5

全亮

全灭

模式6

全亮

全灭

模式7

全亮

全灭

模式8

全亮

最左边这一位显示“

”，其余七位无显示。

4.电压测量

电压测量功能状态下，除了能够测量实验箱上+5V、+3.3V两路电源电压以外，还能测量由VT接入的外接直流电压。

如何选择进入电压测量功能？

按S1（上移）键和S2（下移）键，可以向上或者向下移动屏幕上的“*”，当“*”移动至与“电压测试”同一行显示时，即表示选择“电压测量”，如图2.3所示，然后按S3键（确认键）进入“电压测量”功能。

图2.3电压测量选择

进入电压测量模式，界面显示如图2.4所示：

图2.4电压测量界面

VT的电压测量范围：

0～5V

5.信号输出

信号输出功能状态下，能够同时最多产生3路不同频率的方波信号（F0、F1、F2），且频率可调，3路信号频率输出范围如表2.3所示：

表2.3信号频率输出范围及调节步进对照表

信号输出端

频率调节范围

频率调节步进

0~100Hz

1Hz

0～1000Hz

100Hz

0～1MHz

需要修改，有点问题

如何输出某一频率的信号？

下面以输出一个f=200Hz的信号为例讲解。

Step1：

用S1、S2键选择“信号输出”。

图2.5“信号输出”功能选择

Step2：

按S3确认键进入该功能状态，屏幕将会显示如图所示：

图2.6“信号输出”显示界面

Step3：

用S1和S2键选择信号输出端，由于需要输出的信号频率为200Hz，所以选择F1输出。

图2.7信号输出端选择图

Step4：

按S3键确认，此时进入频率调节模式。

图2.8进入频率调节模式

Step5：

用S1键（增加）、S2键（减少）按一定步进调节频率，如此即可输出一定频率的方波信号了，如图9所示，为用示波器测试的该输出信号。

图2.9频率调节结果显示

图2.10信号输出波形图

Step6：

用S2（返回键）可逐级退出。

6.频率测量

频率测量功能状态下，可以测量外接脉冲信号的频率，待测信号通过FT接入。

如何完成外接待测信号的频率呢？

用S1（上移）键和S2（下移）键，选择“频率测量”，如图2.11所示。

图2.11“频率测量”功能选择

按S3键（确认键）进行频率测量，屏幕显示如图2.12所示：

图2.12“频率测量”结果显示

FT的频率测量范围：

0～120KHz

三．模式介绍

实验箱一共有9个模式，其中模式0~4为单片机模式，模式5~7为可编程逻辑器件模式，模式8为混合模式。

需要注意的时，无论在那种模式下，扩展接口的连接方式都是固定的。

1.模式0

模式0为单片机模式，其电路如图3.1所示：

图3.1模式0电路结构

在模式0中，发光二极管连接在单片机的P0口，P0口相应的位为逻辑“1”则点亮对应的二极管。

需要注意的是，P0口作为普通IO使用，需要接上拉电阻，图3.1中为示意图，实际电路需要连接上拉电阻。

在模式0中，实验箱上的4*4矩阵按键不再作为矩阵按键，而是取按键K0~K1作为独立按键连接到单片机的P2口，电路如图3.1所示。

2.模式1

模式1为单片机模式，其电路如图3.2所示：

图3.2模式1电路结构

在模式1中，按键K0~K3作为独立按键使用，字符液晶1602的数据线连接到单片机的P0口，控制信号RS，RW，E分别连接到单片机的P2.5、P2.6、P2.7。

注意：

为了简化编程，1602被禁止读“忙”，因此，在编写程序时，需要通过延时来实现对1602的控制，具体操作请参考1602的数据手册。

3.模式2

模式2为单片机模式。

其电路如图3.3所示：

图3.3模式2电路结构

模式2和模式1基本完全一样，区别在于把模式1的字符液晶1602换成点阵液晶12864，其它完全一样。

同样，模式2不允许12864的读“忙”操作，通过延时来实现，具体参考12864的数据手册。

4.模式3

模式3为单片机IO口扩展模式，其电路如图3.4所示：

图3.4模式3电路结构

模式3通过P0口和P2口进行IO口扩展，其中P0口作为数据通道，P2口作为控制通道。

在模式3下，单片机可以使用实验箱上所有全部外围设备。

5.模式4

模式4为单片机总线模式，其电路如图3.5所示：

图3.5模式4电路结构

模式4为单片机总线模式，所有外设通过总线和单片机相连接，其地址分配如表3.5所示：

表3.5，外围设备地址分配

注意：

除了表3.5外设占用的地址，由于SST89E516RD片内RAM占用了外扩总线地址，所有用户不要使用低1KBye的地址。

6.模式5

模式5为可编程逻辑器件模式，其电路如图3.6所示：

图3.6模式5电路结构

矩阵按键为实验箱主板上的矩阵按键K0~K7，独立按键SW0~SW7为可编程逻辑器件核心板上的独立按键K0~K7，按下按键为低电平（逻辑“0”）。

注意：

SW5连接在芯片的多功能管脚nCEO上，因此需要通过软件设置该管脚为普通IO口，否则按键SW5不能使用。

发光二极管逻辑“1”点亮，数码管为共阴数码管，数据总线SEG由8位数码管复用。

SEG的最低位对应数码管的A，最高位对应数码管的小数点，以此类推。

Clk0连在核心板上的40M有源晶振。

Clk1和Clk2根据需要，通过跳线帽选择合适的输入信号，具体参考实验箱操作说明部分。

7.模式6

模式6为可编程逻辑器件模式，其电路如图3.6所示：

图3.7模式6电路结构

矩阵按键为实验箱主板上的矩阵按键K0~K7，独立按键SW0~SW7为可编程逻辑器件核心板上的独立按键K0~K7，按下按键为低电平（逻辑“0”）。

注意：

SW5连接在芯片的多功能管脚nCEO上，因此需要通过软件设置该管脚为普通IO口，否则按键SW5不能使用。

发光二极管逻辑“1”点亮。

Clk0连在核心板上的40M有源晶振。

Clk1和Clk2根据需要，通过跳线帽选择合适的输入信号，具体参考实验箱操作说明部分。

8.模式7

模式7为可编程逻辑器件模式，其电路如图3.8所示：

图3.8模式7电路图

模式7和模式6基本一样，差别在于把模式6的字符液晶1602换成点阵液晶12864，其他完全一样。

矩阵按键为实验箱主板上的矩阵按键K0~K7，独立按键SW0~SW7为可编程逻辑器件核心板上的独立按键K0~K7，按下按键为低电平（逻辑“0”）。

注意：

SW5连接在芯片的多功能管脚nCEO上，因此需要通过软件设置该管脚为普通IO口，否则按键SW5不能使用。

发光二极管逻辑“1”点亮。

Clk0连在核心板上的40M有源晶振。

Clk1和Clk2根据需要，通过跳线帽选择合适的输入信号，具体参考实验箱操作说明部分。

9.模式8

模式8为单片机和可编程逻辑器件混合模式，其电路如图3.9所示：

10.扩展接口

扩展接口分配如表3.10所示：

表3.10扩展接口分配表

VCC

GND

VCC

GND

AD0

IO0

IO1

AD1

IO2

IO3

AD2

IO4

IO5

AD3

IO6

IO7

AD4

IO8

IO9

AD5

IO10

IO11

AD6

IO12

IO13

AD7

IO14

IO15

ALE

nRD

IO16

IO17

nWR

IO18

IO19

IO20

IO21

A10

IO22

IO23

A11

nINT1

IO24

IO25

A12

A13

IO26

IO27

A14

A15

IO28

IO29

VCC

GND

VCC

GND

P3连接单片机，为单片的总线扩展接口，P4连接可编程逻辑器件核心板，为可编程逻辑器件扩展接口。

IO0~IO29具体连接参考管脚分配表4.1。

四．管脚分配

表4.1管脚分配表

原理图

Mode5

Mode6

Mode7

Mode8

EP3C10E144

PIO0

Clk1

nWR

PIN38

CLK0

PIN22

PIO1

Clk2

nRD

PIN39

PIO2

ALE

PIN42

PIO3

KC0

PIN43

SW0

PIN86

PIO4

KC1

PIN44

SW1

PIN87

PIO5

KC2

PIN46

SW2

PIN98

PIO6

KC3

PIN49

SW3

PIN99

PIO7

nSS

PIN50

SW4

PIN100

PIO8

SCK

PIN51

SW5

PIN101

PIO9

MOSI

PIN52

SW6

PIN103

PIO10

Bell

PIN53

SW7

PIN104

PIO11

KR0

PIN54

PIO12

KR1

PIN55

IO0

PIN105

PIO13

KR2

PIN58

IO1

PIN106

PIO14

KR3

PIN59

IO2

PIN110

PIO15

LED0

PIN60

IO3

PIN111

PIO16

LED1

PIN64

IO4

PIN112

PIO17

LED2

PIN65

IO5

PIN113

PIO18

LED3

PIN66

IO6

PIN114

PIO19

LED4

PIN67

IO7

PIN115

PIO20

LED5

PIN68

IO8

PIN119

PIO21

LED6

PIN69

IO9

PIN120

PIO22

LED7

PIN70

IO10

PIN121

PIO23

SEG0

nINT0

PIN71

IO11

PIN124

PIO24

SEG1

SEG_D0

PIN72

IO12

PIN125

PIO25

SEG2

SEG_D1

PIN73

IO13

PIN126

PIO26

SEG3

SEG_D2

PIN74

IO14

PIN127

PIO27

SEG4

SEG_D3

PIN75

IO15

PIN128

PIO28

SEG5

RS0

RS1

DIG_D0

PIN76

IO16

PIN129

PIO29

SEG6

RW0

RW1

DIG_D1

PIN77

IO17

PIN132

PIO30

SEG7

E1602

E12864

DIG_D2

PIN79

IO18

PIN133

PIO31

DIG0

DB0

ADB0

PIN80

IO19

PIN135

PIO32

DIG1

DB1

ADB1

PIN83

IO20

PIN136

PIO33

DIG2

DB2

ADB2

PIN84

IO21

PIN137

PIO34

DIG3

DB3

ADB3

PIN85

IO22

PIN138

PIO35

DIG4

DB4

ADB4

PIN4

IO23

PIN141

PIO36

DIG5

DB5

ADB5

PIN3

IO24

PIN142

PIO37

DIG6

DB6

ADB6

PIN2

IO25

PIN143

PIO38

DIG7

DB7

ADB7

PIN1

IO26

PIN144

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