电子系统设计第4章数字系统设计讲稿ppt课件

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1、1TM成都理工大学工程技术学院电子信息工程系成都理工大学工程技术学院电子信息工程系电子系统设计电子系统设计第第4 4章章 数字系统设计数字系统设计授课人：石坚授课人：石坚 （讲师）（讲师） 2TM2电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 本章学习的意义和方法本章学习的意义和方法nCPLD/FPGA的应用在当前非常广泛全面的应用在当前非常广泛全面,其发其发展势头迅猛展势头迅猛,掌握其设计此其时也掌握其设计此其时也 n基于基于CPLD/FPGA的数字系统有助于同学的数字系统有助于同学自主自主创新能力创新能力的提高的提高n掌握掌握CPLD/FPGA数字系

2、统的设计方法有助于数字系统的设计方法有助于同学们为将来同学们为将来选定发展方向选定发展方向n掌握数字系统设计应采用掌握数字系统设计应采用循序渐进循序渐进的方式，结的方式，结合实验开发板的设计，由硬到软进行合实验开发板的设计，由硬到软进行3TM3电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 AlteraAltera公司器件系列简介公司器件系列简介4TM4电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 AlteraAltera公司器件性能对照表公司器件性能对照表5TM5电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成

3、都理工大学工程技术学院 石坚石坚 1 1、MAX7128MAX7128开发板的设计及应用开发板的设计及应用硬件配置：a) EPM7128Sb) MAX232c) AT24C02d) 4*4 矩阵按键矩阵按键e) 8 段数码管段数码管f) 蜂鸣器蜂鸣器g) 拨码开关拨码开关h) LED 灯灯i) 40M 晶振晶振6TM6电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 可完成以下实验内容：可完成以下实验内容：7TM7电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 （1 1）核心）核心电路（包电路（包括复位和括复位和时钟电路

4、）时钟电路）原理图原理图8TM8电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 （2 2）电源电路）电源电路EPM7128SLC84-15 EPM7128SLC84-15 采用采用5V 5V 供电，其供电，其I/O I/O 口电平与口电平与5V 5V 电平兼容。采用电平兼容。采用AS1117 AS1117 将将7.5V 7.5V 输入电压转化输入电压转化为为5V 5V 电压供给系统。使用电源一定要注意使用内电压供给系统。使用电源一定要注意使用内正外负的电源。正外负的电源。9TM9电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石

5、坚石坚 （3 3）LEDLED灯电路灯电路LED LED 灯电路属于板内资源，要使用它，需要将内外资灯电路属于板内资源，要使用它，需要将内外资源切换开关按下并把源切换开关按下并把JP2 JP2 短接。短接。LEDLED灯的阳极接电源，灯的阳极接电源，阴级接阴级接CPLD CPLD 的的I/0 I/0 口，因此是低电平驱动，只要由口，因此是低电平驱动，只要由CPLD CPLD 在相应引脚给出低电平，在相应引脚给出低电平，LED LED 就会发光。就会发光。10TM10电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL源代码：跑马灯源代码：跑马灯

6、11TM11电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL源代码：跑马灯源代码：跑马灯12TM12电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 （4 4）8 8段数码管电路段数码管电路13TM13电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 n数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是每个数码管的8 段输入各自分开，其COM 口电平一直有效。它的优点是控制方便，显示稳定，但要占用较多的I/O口。n动态显示的原理是：各个数码管的段输入相应位接在一起

7、，共同占用8 位数据线；公共端分开，利用扫描和人视觉上的短暂停留性，依次给出各个数码管COM 端使能信号，并同时给出各数码管的数据。它的优点是占用I/O 口少，但控制较静态显示复杂。一般在数码管较多的情况下都采用动态显示。（4 4）8 8段数码管电路段数码管电路14TM14电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL源代码：源代码：7 7段数码管段数码管15TM15电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL源代码：源代码：7 7段数码管段数码管16TM16电子系统设计电子系统设

8、计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL源代码：源代码：7 7段数段数码管码管17TM17电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 （5 5）矩阵键盘电路）矩阵键盘电路1 1 等待按键并识别按等待按键并识别按键位置：按一定的频率键位置：按一定的频率用低电平循环扫描行线用低电平循环扫描行线Y0-Y3Y0-Y3，同时检测列线，同时检测列线的状态，一旦判断有一的状态，一旦判断有一列为低则表示有键被按列为低则表示有键被按下，停止扫描并保持当下，停止扫描并保持当前行线的状态，再读取前行线的状态，再读取列线的状态从而得到当

9、列线的状态从而得到当前按键的键码。前按键的键码。2 2 等待按键弹起：检等待按键弹起：检测到各列线都变成高点测到各列线都变成高点平后，重新开始扫描过平后，重新开始扫描过程，等待下一次按键。程，等待下一次按键。18TM18电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL源代码：矩阵键盘源代码：矩阵键盘19TM19电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL源代码：矩阵键盘源代码：矩阵键盘20TM20电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 V

10、HDLVHDL源代码：矩阵键盘源代码：矩阵键盘21TM21电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL源代码：矩阵键盘源代码：矩阵键盘22TM22电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 （6 6）拨码开关）拨码开关开发板上设计了开发板上设计了一组一组8 8位的拨码位的拨码开关，开关，ONON为低电为低电平，平，OFFOFF为高电为高电平。拨码开关可平。拨码开关可供用户输入一些供用户输入一些高低电平。高低电平。23TM23电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学

11、院 石坚石坚 （7 7）蜂鸣器）蜂鸣器蜂鸣器使用很蜂鸣器使用很方便，电流通方便，电流通过时蜂鸣器发过时蜂鸣器发出响声。如图出响声。如图可见，只要将可见，只要将蜂鸣器与蜂鸣器与CPLD CPLD 相连的相连的 I/O I/O 口口 P12 P12 置为置为低电平，就可低电平，就可以驱动蜂鸣器以驱动蜂鸣器发声发声。24TM24电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 （8 8）I2C 接口的接口的E2PROM AT24C02AT24C02开发板上的开发板上的AT24C02 AT24C02 是一个是一个I2C I2C 接口的接口的256 256 Bytes

12、 Bytes 的的E2PROM E2PROM 存储器。用户可以存储器。用户可以根据开发板上的实根据开发板上的实验例程熟悉验例程熟悉I2C I2C 总总线的协议和线的协议和CPLD CPLD 读写读写E2PROM E2PROM 存储存储器的操作器的操作。25TM25电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 I2C I2C 总线最主要的优点是其简单性和有效性。由总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此于接口直接在组件之上，因此I2C I2C 总线占用的空总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数间非常小，减少了电路板的

13、空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。量，降低了互联成本。总线的长度可高达总线的长度可高达25 25 英尺，并且能够以英尺，并且能够以10Kbps 10Kbps 的最大传输速率支持的最大传输速率支持40 40 个组件。个组件。I2C I2C 总线的另一个优点是，它支持多主控总线的另一个优点是，它支持多主控( (multimasteringmultimastering) )， 其中任何能够进行发送和接其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有

14、一个主控。只能有一个主控。I2C I2C 总线特点总线特点26TM26电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 I2C I2C 总线在传送数据过程中共有四种类型信号，总线在传送数据过程中共有四种类型信号， 它们分它们分别是：开始信号、结束信号、应答信号和数据信号。别是：开始信号、结束信号、应答信号和数据信号。开始信号：开始信号：SCL SCL 为高电平时，为高电平时，SDA SDA 由高电平向低电平跳变，由高电平向低电平跳变，开始传送数据。开始传送数据。结束信号：结束信号：SCL SCL 为高电平时，为高电平时，SDA SDA 由低电平向高电平跳变，

15、由低电平向高电平跳变，结束传送数据。结束传送数据。应答信号：接收数据的应答信号：接收数据的 IC IC 在接收到在接收到8bit 8bit 数据后，向发送数据后，向发送数据的数据的IC IC 发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。控制发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。控制单元向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应单元向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，控制单元接收到应答信号后，根据实际情况作出是答信号，控制单元接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，可判断为受控否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，可判断为受控单元出现故障

16、。单元出现故障。数据信号和应答信号都必须在数据信号和应答信号都必须在 SCL SCL 为低电平时变化，在为低电平时变化，在SCL SCL 为高电平时保持数据稳定。为高电平时保持数据稳定。总线的构成及信号类型总线的构成及信号类型27TM27电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 （9 9）RS232电路电路RS232 RS232 是一种串是一种串行通信接口标准。行通信接口标准。RS232 RS232 电平标准电平标准与与CPLD CPLD 不兼容，不兼容，因此使用一块因此使用一块MAX232MAX232进行电平进行电平转换。可以参考转换。可以参考实验

17、例程安排的实验例程安排的一个简单的一个简单的CPLD CPLD 和和PC PC 进行串口进行串口通信的程序，以通信的程序，以了解串口通信的了解串口通信的基本方法。基本方法。28TM28电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 （1010）LCD接口电路接口电路液晶模块也是一种显示器件，具有液晶模块也是一种显示器件，具有显示形式丰富，显示质量高，接口简显示形式丰富，显示质量高，接口简单，体积小重量轻，功耗小的特点。单，体积小重量轻，功耗小的特点。液晶显示模块根据显示方式和内容液晶显示模块根据显示方式和内容的不同可以分为，数显液晶模块，液的不同可以分为，

18、数显液晶模块，液晶点阵字符模块和点阵图形液晶模块晶点阵字符模块和点阵图形液晶模块三种。三种。1602 是一种液晶点阵字符模块。是一种液晶点阵字符模块。1602 操作非常方便，带有内置的操作非常方便，带有内置的192 中字符，用户还可定义中字符，用户还可定义8 个个5*8 点阵点阵字符或字符或4 个个5*11 点阵字符。显示时只点阵字符。显示时只要按照其时序要求初始化好显示方式，要按照其时序要求初始化好显示方式，并把要显示的数据写入相应的位置并把要显示的数据写入相应的位置RAM 就可以。就可以。29TM29电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 （1

19、111）并口下载器电路并口下载器电路30TM30电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL基本结构简单归纳基本结构简单归纳（1）实体说明）实体说明举例：多路选择器的实体说明举例：多路选择器的实体说明31TM31电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL基本结构简单归纳基本结构简单归纳（2）结构体）结构体举例：多路选择器的结构体举例：多路选择器的结构体32TM32电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL时序电路的描述

20、时序电路的描述（3）简单时序电路的）简单时序电路的VHDL描述描述D D触发器触发器33TM33电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL基本语句归纳基本语句归纳（4）IF语句概述语句概述34TM34电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL基本语句归纳基本语句归纳（5）CASE语句应用要点语句应用要点35TM35电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL基本语句归纳基本语句归纳（6）条件信号赋值语句归纳）条件信号赋

21、值语句归纳异或门举例说明：异或门举例说明：36TM36电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL基本语句归纳基本语句归纳（7）选择信号赋值语句归纳）选择信号赋值语句归纳异或门举例说明：异或门举例说明：37TM37电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 VHDLVHDL基本语句归纳基本语句归纳（8）进程语句归纳）进程语句归纳其余归纳请参看：其余归纳请参看：http:/www.fpga- 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 2 2、EP1K30TC144EP1K30TC

22、144实验开发装置实验开发装置FPGA实验开发系统实验开发系统(DSP+FPGA二合一二合一)39TM39电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 取下取下TMS320VC54xDSP开发板即可进行独立的开发板即可进行独立的FPGA实验实验2 2、EP1K30TC144EP1K30TC144实验开发装置实验开发装置40TM40电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 FPGA实验开发系统资源介绍实验开发系统资源介绍2 2、EP1K30TC144EP1K30TC144实验开发装置实验开发装置41TM41电子系

23、统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 双双机机应应答答器器V VG GA A显显示示器器控控制制器器液液晶晶显显示示控控制制器器秒秒表表函函数数信信号号发发生生器器电电压压表表自自动动售售饮饮料料控控制制器器数数字字密密码码锁锁出出租租车车自自动动计计费费器器简简易易交交通通灯灯控控制制器器数数字字式式频频率率计计多多功功能能数数字字钟钟可完成数字系统开发设计的题目可完成数字系统开发设计的题目42TM成都理工大学工程技术学院电子信息工程系成都理工大学工程技术学院电子信息工程系电子系统设计电子系统设计第第4 4章章 数字系统设计数字系统设计授课人：石坚授

24、课人：石坚 （讲师）（讲师） 实验系统主要电路的原理图实验系统主要电路的原理图43TM43电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 系统的各功能模块硬件单元及使用说明系统的各功能模块硬件单元及使用说明1、FPGA芯片芯片-EP1K30TC144TC这是这是Altera公司隶属于公司隶属于ACEX 1K系列的一款系列的一款低功耗低功耗FPGA芯片，其芯片，其I/O引脚可驱动引脚可驱动2.5V、3.3V、5V器件。器件。44TM44电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 45TM45电子系统设计电子系统设计

25、成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 2 2、FPGAFPGA的配置芯片的配置芯片-EPC2LC20-EPC2LC20FPGA的编程信息保存的编程信息保存在在SRAM中，无法掉中，无法掉电保持，故采用串行电保持，故采用串行EPROM配置芯片以实配置芯片以实现数据永久保存。现数据永久保存。46TM46电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 EPC2LC20EPC2LC20的的JTAGJTAG编程电路原理图编程电路原理图47TM47电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 FPGAFPG

26、A芯片和芯片和EPC2EPC2配置芯片的操作说明配置芯片的操作说明当拨位开关当拨位开关SW1拨在拨在1、3、5、7时下载电路直接对时下载电路直接对FPGA芯片进行芯片进行程序下载，这时可以完成程序下载，这时可以完成EDA的的实验项目；在拨位开关实验项目；在拨位开关SW1拨位拨位在在2、4、6、8时下载电路对时下载电路对EPC2下载程序，重新上电后程序自动地下载程序，重新上电后程序自动地从从EPC2加载到加载到FPGA芯片中去，芯片中去，从而完成在系统编程。从而完成在系统编程。（建议大家（建议大家操作时尽量使用操作时尽量使用FPGA芯片下载）芯片下载）48TM48电子系统设计电子系统设计 成都理

27、工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 3 3、开关量输入输出模块、开关量输入输出模块该模块包括该模块包括1616个流个流水灯电路（开关量水灯电路（开关量输出）及输出）及8 8个拨码个拨码开关（开关量输入）开关（开关量输入）49TM49电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 4 4、流水灯电路原理图、流水灯电路原理图注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用到流水注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用到流水灯，必须知道其管脚分配。灯，必须知道其管脚分配。50TM50电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工

28、大学工程技术学院 石坚石坚 5 5、拨码开关电路原理图、拨码开关电路原理图注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用到拨码开关，必须知道其管脚分配。到拨码开关，必须知道其管脚分配。51TM51电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 6 6、数码管显示模块、数码管显示模块两个两个4 4位的数码管其段码和位码均采用位的数码管其段码和位码均采用74HC24474HC244驱动驱动，其显示方式必为动态。（有关数码管静态和动态，其显示方式必为动态。（有关数码管静态和动态显示的详细阐释见课件文件夹中附录显示的详

29、细阐释见课件文件夹中附录1 1文档）文档）52TM52电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 数码显示模块的电路原理图数码显示模块的电路原理图注意：该原理图中的管脚分配非常注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用到数码显示器，重要，若实验中用到数码显示器，必须知道其管脚分配。必须知道其管脚分配。53TM53电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 7 7、键盘模块、键盘模块此模块共有两种按键，此模块共有两种按键，K1-K4K1-K4是轻是轻触按键，按键未按下时对触按键，按键未按下时对FPGAFPGA

30、为为高电平输入，按键按下时对高电平输入，按键按下时对FPGAFPGA输入低电平，松开按键后恢复高输入低电平，松开按键后恢复高电平输入。电平输入。K5-K8K5-K8是带自锁的按键开关，按键是带自锁的按键开关，按键未按下时是高电平，按键按下时未按下时是高电平，按键按下时为低电平且保持低电平不变，只为低电平且保持低电平不变，只有再次按下此键才恢复高电平。有再次按下此键才恢复高电平。54TM54电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 键盘模块的电路原理图键盘模块的电路原理图注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用注意：该原理图中的管脚分配非常重要，

31、若实验中用到键盘模块，必须知道其管脚分配。到键盘模块，必须知道其管脚分配。另外，在使用键盘模块时，须考虑其机械抖动问题，另外，在使用键盘模块时，须考虑其机械抖动问题，请参阅课件文件夹中的附录请参阅课件文件夹中的附录2文档。文档。55TM55电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 8 8、频率源模块、频率源模块该模块对该模块对FPGAFPGA提供了高、中、低档的频率源输提供了高、中、低档的频率源输入，分别为入，分别为4.194304MHz4.194304MHz、12MHz12MHz和和50MHz50MHz。56TM56电子系统设计电子系统设计 成都理

32、工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 频率源模块电路原理图频率源模块电路原理图注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用到频率源或需要做信号波形测试，实验中用到频率源或需要做信号波形测试，必须知道其管脚分配。必须知道其管脚分配。57TM57电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 9 9、A/DA/D和和D/AD/A转换模块转换模块A/DA/D转换模块采用转换模块采用8 8位、高速采样（位、高速采样（20MHz20MHz）的）的A/DA/D器器件件TLC5510TLC5510，模拟信号通过，模

33、拟信号通过JCONJCON输入，时钟输入采用输入，时钟输入采用FPGAFPGA控制的控制的12MHz12MHz信号，输入信号范围为信号，输入信号范围为0-4V0-4V。D/AD/A采用采用8 8位位D/A TLC7524D/A TLC7524，该芯片把数字量转化为电，该芯片把数字量转化为电流量，通过运放转换为电压输出。流量，通过运放转换为电压输出。58TM58电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 A/DA/D和和D/AD/A转换模块电路原理图转换模块电路原理图注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用到注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实

34、验中用到A/D或或D/A转换模块，必须知道其管脚分配。转换模块，必须知道其管脚分配。TLC5510和和TLC7524的芯片资料见课件文件夹的的芯片资料见课件文件夹的PDF文档。文档。59TM59电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 1010、接口模块、接口模块接口模块包括串行接接口模块包括串行接口模块、口模块、PS/2PS/2接口模接口模块、块、VGAVGA接口模块。接口模块。60TM60电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 接口模块电路原理图接口模块电路原理图注意：该原理图中的管脚分配非常重注意：

35、该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用到这些接口模块，必要，若实验中用到这些接口模块，必须知道其管脚分配。须知道其管脚分配。61TM61电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 1111、液晶接口模块、液晶接口模块该液晶模块共该液晶模块共1818引脚，定义的是一块引脚，定义的是一块122x32122x32的图形液晶接口。的图形液晶接口。62TM62电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 液晶接口模块电路原理图液晶接口模块电路原理图注意：该原理图中的管脚分配非注意：该原理图中的管脚分配非常重要，若实验中用

36、到液晶接口常重要，若实验中用到液晶接口模块，必须知道其管脚分配。模块，必须知道其管脚分配。另外，该内置另外，该内置SED1520的液晶的液晶显示控制器的资料见课件文件夹显示控制器的资料见课件文件夹中附中附3的文档。的文档。63TM63电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 1212、板载信号源模块、板载信号源模块该模块提供了两路信号的输出，每路信号该模块提供了两路信号的输出，每路信号可以提供三角波、正弦波、方波，频率从可以提供三角波、正弦波、方波，频率从0-50KHz0-50KHz连续可调。连续可调。64TM64电子系统设计电子系统设计 成都理工大

37、学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 1313、虚拟仪器模块、虚拟仪器模块该虚拟仪器是借助计算机的声卡该虚拟仪器是借助计算机的声卡来产生信号源和用于示波器的，来产生信号源和用于示波器的，使用时将使用时将JP1JP1和和JP2JP2用音频线接入用音频线接入计算机声卡的耳机输出和麦克风计算机声卡的耳机输出和麦克风端，在立体声耳机输出的左右声端，在立体声耳机输出的左右声道分别代表两路信号输出，可以道分别代表两路信号输出，可以从从S1S1和和S2S2上测量输出的信号源。上测量输出的信号源。X1X1和和X2X2分别是虚拟示波器的输入分别是虚拟示波器的输入，必须注意输入信号的幅度应该，必须注意

38、输入信号的幅度应该控制在控制在5V5V以内。以内。65TM65电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 虚拟仪器操作说明补充虚拟仪器操作说明补充该虚拟仪器的操作软件见课件文件夹，该软件须注该虚拟仪器的操作软件见课件文件夹，该软件须注册才能完全使用。使用其虚拟示波器时将音频线连册才能完全使用。使用其虚拟示波器时将音频线连接虚拟仪器模块的示波器端口和接虚拟仪器模块的示波器端口和PCPC机声卡的机声卡的MICMIC端端口，可按软件使用说明对电脑的声卡进行设置，注口，可按软件使用说明对电脑的声卡进行设置，注意该虚拟示波器的输入电压的频率范围为意该虚拟示波器的

39、输入电压的频率范围为20Hz-20Hz-20KHz20KHz。输入电压幅值一般为。输入电压幅值一般为1V AC1V AC（部分声卡可设（部分声卡可设置为置为5V AC5V AC）。）。66TM66电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 设计实例：数字钟设计设计实例：数字钟设计一、设计任务：一、设计任务：利用利用FPGAFPGA实验开发系统所提供的资源完成多功实验开发系统所提供的资源完成多功能数字钟的能数字钟的EDAEDA设计。设计。二、具体要求：二、具体要求：1 1、数字钟功能：数字钟的时间为、数字钟功能：数字钟的时间为2424小时一个周期；小时一

40、个周期；数字钟须显示时、分、秒。数字钟须显示时、分、秒。2 2、清零校时功能：可以实现时、分、秒清零功能；、清零校时功能：可以实现时、分、秒清零功能；可以单独调时、调分，使其调整到标准时间。可以单独调时、调分，使其调整到标准时间。3 3、整点报时功能：分位计数到、整点报时功能：分位计数到5959分钟时，设置一个分钟时，设置一个报警指示灯闪烁，并持续报警指示灯闪烁，并持续1 1分钟。分钟。67TM67电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 多功能数字钟的系统框图多功能数字钟的系统框图68TM68电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理

41、工大学工程技术学院 石坚石坚 方案采用层化次设计方法，在顶层将系统分为方案采用层化次设计方法，在顶层将系统分为6060进制秒计时模块进制秒计时模块、6060进制分计时模块进制分计时模块、2424进进制小时计时模块制小时计时模块、整点报警模块整点报警模块、数码管段码数码管段码位码输出模块位码输出模块和和数码管译码显示模块数码管译码显示模块，各模块，各模块均为底层的均为底层的VHDLVHDL文件，经过打包转换成的元件文件，经过打包转换成的元件符号调用而来。符号调用而来。设计方案设计方案69TM69电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 顶层电路原理图（

42、顶层电路原理图（1 1）70TM70电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 顶层电路原理图（顶层电路原理图（2 2）71TM71电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 6060进制秒计数器程序进制秒计数器程序72TM72电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 6060进制分计数器程序进制分计数器程序73TM73电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 2424进制小时计数器程序进制小时计数器程序74TM74电子系统

43、设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 整点报警模块程序整点报警模块程序75TM75电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 数码管段码、位数码管段码、位码输出程序码输出程序76TM76电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 数码管译码、显示数码管译码、显示模块程序模块程序77TM77电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 参考设计数字钟效果参考设计数字钟效果78TM78电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成

44、都理工大学工程技术学院 石坚石坚 3 3、EP3C5E144EP3C5E144实验开发板介绍实验开发板介绍79TM79电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 开发板配置开发板配置80TM80电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 带中文字库液晶显示器工作情况带中文字库液晶显示器工作情况81TM81电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 不带中文字库液晶显示器工作情况不带中文字库液晶显示器工作情况82TM82电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成

45、都理工大学工程技术学院 石坚石坚 等精度频率计设计框架等精度频率计设计框架83TM83电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 FPGAFPGA内部设计（利用单片机内部设计（利用单片机IPIP核）核）84TM84电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 设计实例：信号采样与频谱分析演示设计实例：信号采样与频谱分析演示85TM85电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 信号采集与频谱分析电路模块图信号采集与频谱分析电路模块图86TM86电子系统设计电子系统设计 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 石坚石坚 上位机软件演示上位机软件演示