实验一试验箱介绍及软件安装 一、NC-EDA-2000C型实验箱介绍 1、 实验箱基本配套：NC-EDA-20O0C实验箱一台：电源线一根：CPLD/FPGA下载电 缆各一根；实验指导书一本；实验连线30根。 NC-EDA-2000C 2 8 3 4 5 6 9 17 10 12 15 18 14 11 13 16 19 24 20 21 22 23 25 系统结构组成： NC-EDA-2000C实验箱组成框图 2、实验箱结构特点说明： 芯片结构板：实验箱采用Altara公司的EP1K10TC100一3芯片，位于实验箱组成 框图的14所示位置，具的低内核电压、低功耗的特点。芯片内门电路高达1万门， 内部使用RAM作电路结构，速度高达几百MHZ,其输出可用管脚已全部开放，位于 芯片的四周，用户可以根据自己的要求和芯片本身的功能自己任意定义管脚。同时为 了体现实验箱的可扩展性，在芯片的两边各有一个34脚的DE插口，可以通过数据 排线与其它应用模块相连接，其具体的管脚如下图所示： IDE插座管脚具体分布： 90 91 停 8 8532801361158 10 68548197058542 15 8 H55597 29303 2802 40 38 GND 39G0 其下载口位于实验箱组成框图的7所示位置。EP1K10TC100一3芯片的管脚分见 附图1。 显示类模块：实验箱中有液晶显示模块(LCD):8位7段数码管显示输出：8 位发光二极管(LED灯)等几个显示模块。其功能是为了显示其实验的结果
实验一 试验箱介绍及软件安装 一、NC-EDA-2000C 型实验箱介绍 1、 实验箱基本配套： NC-EDA-2000C 实验箱一台；电源线一根；CPLD/FPGA 下载电 缆各一根；实验指导书一本；实验连线 30 根。 系统结构组成： NC-EDA-2000C 实验箱组成框图 2、 实验箱结构特点说明： 芯片结构板：实验箱采用 Altara 公司的 EP1K10TC100—3 芯片，位于实验箱组成 框图的 14 所示位置，具的低内核电压、低功耗的特点。芯片内门电路高达 1 万门， 内部使用 RAM 作电路结构，速度高达几百 MHZ，其输出可用管脚已全部开放，位于 芯片的四周，用户可以根据自己的要求和芯片本身的功能自己任意定义管脚。同时为 了体现实验箱的可扩展性，在芯片的两边各有一个 34 脚的 IDE 插口，可以通过数据 排线与其它应用模块相连接，其具体的管脚如下图所示： 其下载口位于实验箱组成框图的 7 所示位置。EP1K10TC100—3 芯片的管脚分见 附图 1。 显示类模块：实验箱中有液晶显示模块（LCD）；8 位 7 段数码管显示输出；；8 位发光二极管（LED 灯）等几个显示模块。其功能是为了显示其实验的结果
液晶显示模块(LCD):实验箱采用进口双排16字符液晶显示模块组成，位于实 验箱组成框图的16所示位置，其结构电路详见实验。其输入、输出信号在其下方， 由13个连接孔与其它模块连接。 8位7段数码管：位于实验箱组成框图的9所示位置，采用2个进口共阴高红7 段数码管组成，其连接管脚位选信号在数码管的左边由连接孔SEL0、SEL1、SEL2与 其它模块连接。 8×8位点阵：位于实验箱组成框图的15所示位置，横排8位显示的控制信号在 点阵右边的38译码器的下方，由SEL0、SEL1、SEL2连接孔与其它模块连接。其电 路如下图所示： 控 8 制横排的 8*8点阵显示 码器 8位显示 控制竖排的8位显示 点阵电路示意图 8位发光二极管(LED):位于实验箱组成框图的13所示位置。其输入由位于其下 方的8位连接孔与其它模块连接，可以模拟二进制数据输出。 接口类模块：实验箱有视频接口(VGA)、USB接口、RS232接口、通信模块的 接口等几个模块。VGA接口位于实验组成框图的I9所示位置，USB接口位于实验组 成框图的24所示位置，RS232接口位于实验组成框图的25所示位置。其信号输入输 出均由位于模块左边的连接孔与其它模块连接。其电路原理在实验中均的详细说明。 通信模块的输入输出位于实验箱组成框图的17、18所示位置。 输入类模块：在实验箱中输入类模块有：4×4键盘输入、8位复位开关、8位DP 开头、24M~2Z分频电路等模块。为其它模块提供必要的输入信号等。 4×4键盘、复位开关：在实验箱组成框图的22所示位置。4×4键盘主要是通过 编程实现0~F的输入，也可以作为一个控制键。在其上方的连接孔R1、R2、R3、R4 控制横向4位：C1、C2、C3、C4纵向4位。复位开关可以通过手动控制为系统提供 脉冲信号。在系统中一共提供了8位的按键开关，当按下键后其输出为低电平，反之 则为高电平。其输出端位于其模块的上方与其一一对应的连接孔K1~K8。 DIP开关：位于实验箱组成框图中的21所示位置。主要功能是能保持高低电平， 通过手动控制为系统提供稳定的逻辑信号。在系统中，一共提供了8位的拨档开关， 当开关的档位在上方时则输出高电平，反之则输出低电平。其输出端位于其模块的上 方与其一一对应的连接孔S1~S8。 24M~2HZ分频电路：在实验箱组成框图的20所示位置。在这个模块中采用的是 两个时钟源，一个是24M的高频时钟；一个是32768HZ能完成二次分频的时钟。时钟 输出通过其上方的四组跳线改变其频率的输出，每一组频率相对独立。其频率值在电 路板上均已标明。用户也可以通过软件的方式来实现分频。每一组的频率输出端位于 其上方对应的CLK1、CLK2、CLK3、CLK4连接孔（注意：每组频率输出的双排针上只 能有一个跳线帽)
液晶显示模块（LCD）：实验箱采用进口双排 16 字符液晶显示模块组成，位于实 验箱组成框图的 16 所示位置，其结构电路详见实验。其输入、输出信号在其下方， 由 13 个连接孔与其它模块连接。 8 位 7 段数码管：位于实验箱组成框图的 9 所示位置，采用 2 个进口共阴高红 7 段数码管组成，其连接管脚位选信号在数码管的左边由连接孔 SEL0、SEL1、SEL2 与 其它模块连接。 8×8 位点阵：位于实验箱组成框图的 15 所示位置，横排 8 位显示的控制信号在 点阵右边的 38 译码器的下方，由 SEL0、SEL1、SEL2 连接孔与其它模块连接。其电 路如下图所示： 点阵电路示意图 8 位发光二极管（LED）：位于实验箱组成框图的 13 所示位置。其输入由位于其下 方的 8 位连接孔与其它模块连接，可以模拟二进制数据输出。 接口类模块：实验箱有视频接口（VGA）、USB 接口、RS232 接口、通信模块的 接口等几个模块。VGA 接口位于实验组成框图的 19 所示位置，USB 接口位于实验组 成框图的 24 所示位置，RS232 接口位于实验组成框图的 25 所示位置。其信号输入输 出均由位于模块左边的连接孔与其它模块连接。其电路原理在实验中均的详细说明。 通信模块的输入输出位于实验箱组成框图的 17、18 所示位置。 输入类模块：在实验箱中输入类模块有：4×4 键盘输入、8 位复位开关、8 位 DIP 开头、24M～2HZ 分频电路等模块。为其它模块提供必要的输入信号等。 4×4 键盘、复位开关：在实验箱组成框图的 22 所示位置。4×4 键盘主要是通过 编程实现 0～F 的输入，也可以作为一个控制键。在其上方的连接孔 R1、R2、R3、R4 控制横向 4 位；C1、C2、C3、C4 纵向 4 位。复位开关可以通过手动控制为系统提供 脉冲信号。在系统中一共提供了 8 位的按键开关，当按下键后其输出为低电平，反之 则为高电平。其输出端位于其模块的上方与其一一对应的连接孔 K1～K8。 DIP 开关：位于实验箱组成框图中的 21 所示位置。主要功能是能保持高低电平， 通过手动控制为系统提供稳定的逻辑信号。在系统中，一共提供了 8 位的拨档开关， 当开关的档位在上方时则输出高电平，反之则输出低电平。其输出端位于其模块的上 方与其一一对应的连接孔 S1～S8。 24M～2HZ 分频电路：在实验箱组成框图的 20 所示位置。在这个模块中采用的是 两个时钟源，一个是 24M 的高频时钟；一个是 32768HZ 能完成二次分频的时钟。时钟 输出通过其上方的四组跳线改变其频率的输出，每一组频率相对独立。其频率值在电 路板上均已标明。用户也可以通过软件的方式来实现分频。每一组的频率输出端位于 其上方对应的 CLK1、CLK2、CLK3、CLK4 连接孔（注意：每组频率输出的双排针上只 能有一个跳线帽）
A/D、D/A转换模块：位于实验箱组成框图中的3和5所示位置。其功能主要是完 成模、数和数、模转换。 AD0809芯片：AD0809芯片是一个8通道、8位逐次逼近式A/D转换器，因其性 能、价格比高而被广泛应用。其管脚分布如下图所示： CHO 26 21 IN-O sh2-1 AD7 20 CHI 27 2-2 AD6 N-1 19 28 2-3 ADS CH2 in-2 2.4 18 AD4 CH3 1 IN-3 2-5 AD3 G AD2 CH4 2 2-6 IN-4 14 2.7 ADI CHS 3 17 ADO IN-5 1sb2-8 7 EOC EOC CH6 4 IN-6 ADD-A 25 ADA CH? 5 24 IN-7 ADD-B ADB ADD-C 23 ADC ALE 22 ADC_ALE 16 refl-) ENABLE 9 OE 12 6 START START 怒 10 ADC CLK ef式+) CLOCK 0809 AD转换器管脚分布图 在上图中CH0~CH7为该芯的8个模拟输入通道，其输入端位于其上方对应的 CH0~CH7连接孔。AD0~AD7为数据输出端，通过其右边对应的D0~D7 连接孔与其它模块连接。其它管脚通过其下方对应的连接孔与控制信号相连。 DAC0800芯片：DAC0800芯片是8位分辩率的D/A转换芯片，具的连接简单、 转换控制方便、价廉等优点。其电路如下图所示： -12W 0.luF m U3 C3 COMP 160.01u DBO 12 DB111 Ve 1 DB210 +5 DB3 B6 9 DB4 f+) 14 DB5 15 4.7K DB6 6 Vrf(-) +12V DB7 B2 4.7K 5 2 msbBl Iout 4 Iout 4.7 U4 DAC0800 6 DA OUT C2 +12W0.1mF LF411C -12 DA转换器电路图 8位数据输入端由下方的D0~D7连接孔输入，模拟信号输出由LF411下方的Vout 连接孔输出。 控制类模块：实验箱中有电梯、交通灯、步进电机等控制模块。 电梯：在本实验箱中模拟的是一个三层电梯上下的模块。位于实验箱组成框图的 12所示位置。四个按键如上面标志所示分别表示每层楼上、下的请求信号，信号通过
A/D、D/A 转换模块：位于实验箱组成框图中的 3 和 5 所示位置。其功能主要是完 成模、数和数、模转换。 AD0809 芯片：AD0809 芯片是一个 8 通道、8 位逐次逼近式 A/D 转换器，因其性 能、价格比高而被广泛应用。其管脚分布如下图所示： 0809 A/D 转换器管脚分布图 在上图中 CH0～CH7 为该芯的 8 个模拟输入通道，其输入端位于其上方对应的 CH0～CH7 连接孔。AD0～AD7 为数据输出端，通过其右边对应的 D0～D7 连接孔与其它模块连接。其它管脚通过其下方对应的连接孔与控制信号相连。 DAC0800 芯片：DAC0800 芯片是 8 位分辩率的 D/A 转换芯片，具的连接简单、 转换控制方便、价廉等优点。其电路如下图所示： D/A 转换器电路图 8 位数据输入端由下方的 D0～D7 连接孔输入，模拟信号输出由 LF411 下方的 Vout 连接孔输出。 控制类模块：实验箱中有电梯、交通灯、步进电机等控制模块。 电梯：在本实验箱中模拟的是一个三层电梯上下的模块。位于实验箱组成框图的 12 所示位置。四个按键如上面标志所示分别表示每层楼上、下的请求信号，信号通过
其右边对应的四个连接孔1KU(一楼上信号)、2KD(二楼下信号)、2KU(二楼上信 号)、3KD(三楼下信号)与其它模块连接。在中间有二个黄色的指示灯和二个绿色的 指示灯。黄色的指示灯表示楼层有下的请求信号：绿色的指示灯表示楼层有上有请求 信号。通过其右边对应的四个连接孔1U(一楼上信号)、2U(二楼上信号)、2D(二 楼下信号)、3D(三楼下信号)与其它模块连接。模块最右边的三个红灯表示电梯到 达楼层的标志信号，通过其右边对应的三个连接孔与其它模块连接。 交通灯：在实验箱组成框图的11所示位置。由12个红黄绿灯按交通灯方式排列 的交通灯模块，可做交通灯或舞台灯光实验。其工作原理与LED灯相似。 步进电机：位于实验箱组成框图的10所示位置。其工作原理将在实验中作详细介 绍。通过对模块下方的四个连接孔A、B、C、D输入控制信号来控制步进电机的转动。 其驱动电路如下所示： 6 Q10 5 09 9013 4 3 Q8 9013 Q7 9013 2 9013 CON6 R131 <R132 R133 R134 5.1K 5.1K 5.1K 5.1K ASTEP BSTEP CSTEP DSTEP 步进电机驱动电路 PAC模拟可编程模块：本实验箱采用Lattice公司的isp PACI0芯片。位于电路 板的左上部，如实验箱组成框图中的1所示。其输入通过模块左边的N1~N4连接 孔输入：输出通过模块右边的OUT1~OUT4连接孔输出。在其左边有可调的电位器， 可以输出模拟量，其输出端通过其正上方的Dcout连接孔输出。其下载口位置如实验 箱组成框图中的2所示。isp PAC10芯片的管脚分布如下图所示： 1 28 0UT2+ OUT1+ 2 OUT2- 27 OUTI- 3 IN2+ IN1+ 26 4 IN2- INI- 25 24 TDI TEST 6 7 TRST 23 TEST 华 22 VREFout 8 21 TDO GND 9 TCK CAL 20 10 19 TMS CMVin 11 18 12 IN4- IN3- 13 IN4+ 17 IN3+ OUT4- OUT3. 16 14 15 0UT4+ OUT3+ PAC10管脚分布图
其右边对应的四个连接孔 1KU（一楼上信号）、2KD（二楼下信号）、2KU（二楼上信 号）、3KD（三楼下信号）与其它模块连接。在中间有二个黄色的指示灯和二个绿色的 指示灯。黄色的指示灯表示楼层有下的请求信号；绿色的指示灯表示楼层有上有请求 信号。通过其右边对应的四个连接孔 1U（一楼上信号）、2U（二楼上信号）、2D（二 楼下信号）、3D（三楼下信号）与其它模块连接。模块最右边的三个红灯表示电梯到 达楼层的标志信号，通过其右边对应的三个连接孔与其它模块连接。 交通灯：在实验箱组成框图的 11 所示位置。由 12 个红黄绿灯按交通灯方式排列 的交通灯模块，可做交通灯或舞台灯光实验。其工作原理与 LED 灯相似。 步进电机：位于实验箱组成框图的 10 所示位置。其工作原理将在实验中作详细介 绍。通过对模块下方的四个连接孔 A、B、C、D 输入控制信号来控制步进电机的转动。 其驱动电路如下所示： 步进电机驱动电路 PAC 模拟可编程模块：本实验箱采用 Lattice 公司的 isp PAC10 芯片。位于电路 板的左上部，如实验箱组成框图中的 1 所示。其输入通过模块左边的 IN1～IN4 连接 孔输入；输出通过模块右边的 OUT1～OUT4 连接孔输出。在其左边有可调的电位器， 可以输出模拟量，其输出端通过其正上方的 Dcout 连接孔输出。其下载口位置如实验 箱组成框图中的 2 所示。isp PAC10 芯片的管脚分布如下图所示： PAC10 管脚分布图
E2PROM、蜂鸣器模块：EPROM存储器模块在本系统中采用的是一个8K×8位 的EPROM2864(28C64)芯片，通过对其编程，可为其它模块提供波形信号。在实 验箱组成框图的4所示位置，其管脚分布如下图所示： 28 VCC A12 C A7 NC A6 A4- - A8 A9 A11 A3. A2 A10 A1 A0- D7 D0- 6 D1 D2 GND- 153 E2PROM2864管脚分布图 蜂鸣器在实验箱组成框图中位于6所示位置，由一个蜂鸣器和一个喇叭组成。是 为了配合实验系统中的有些实验中需要报警发声等要求而设置的。通过对其输入不同 的频率而发出不同的声音。实验箱可以通过对中间的一个跳线的改变来选择蜂鸣器或 喇叭。当跳线帽位于左边时选择的是喇叭：反之则选择的是蜂鸣器。对模块下方的 SPEAKER连接孔输入一个时钟信号使蜂鸣器或喇叭发声。其工作原理如下图所示： +5V 蜂鸣器 SPK信号输入端 R33,91 9013 GND 单片机模块：单片机小系统模块由一个单片机89C51、一个电压转换芯片MAX232 和一个地址锁存器74LS377组成，位于电路板的右下方。在组成框图中位置如23所 示。其数据总线(D0~D7)、地址总线（A0~A7、P2.0~P2.7)和控制总线以及P1 口的输入输出端分布在芯片的四周。其电路见附图2
E2 PROM、蜂鸣器模块：E2 PROM存储器模块在本系统中采用的是一个 8K×8 位 的E2 PROM 2864（28C64）芯片，通过对其编程，可为其它模块提供波形信号。在实 验箱组成框图的 4 所示位置，其管脚分布如下图所示： E2 PROM 2864 管脚分布图 蜂鸣器在实验箱组成框图中位于 6 所示位置，由一个蜂鸣器和一个喇叭组成。是 为了配合实验系统中的有些实验中需要报警发声等要求而设置的。通过对其输入不同 的频率而发出不同的声音。实验箱可以通过对中间的一个跳线的改变来选择蜂鸣器或 喇叭。当跳线帽位于左边时选择的是喇叭；反之则选择的是蜂鸣器。对模块下方的 SPEAKER 连接孔输入一个时钟信号使蜂鸣器或喇叭发声。其工作原理如下图所示： 片机模块：单片机小系统模块由一个单片机 89C51、一个电压转换芯片 MAX232 和一 单 个地址锁存器 74LS377 组成，位于电路板的右下方。在组成框图中位置如 23 所 示。其数据总线（D0～D7）、地址总线（A0～A7、P2.0～P2.7）和控制总线以及 P1 口的输入输出端分布在芯片的四周。其电路见附图 2
附图1： e■ (SO'OE (SMU 'OC (OE (O 84 CO幡DONE■1 75■DCLK nCEo■2 74■0nGE (TD0)■3 73■(TD0 vcCIO,■1 72■VCCINT) (O,CLKUSR)5 710) 69中00) (O,RDYnBUSY)8 68口O) (o)9 67■wCCO) UO,NIT_DONE)口1o 66■(GND) (GD)■11 65中00) VCCINT)■12 64-o (O)13 630o, u0日14 62中00， oi5 6100) 0d16 6O■VCCINT) 59■(GND) (GND)18 58口0o, ot9 57po, 0中 56中00， 0中1 55口00 54■MEL, 53■S) TS■24 52■VCCINT) 51■0nC0NfiG 2627282930313233 44 45 46 47 1K10芯片管脚分布图
附图 1： 1K10 芯片管脚分布图
附图2： 2 后系百奇色$ 料日是 9889888品 555月 8色 9日品导月8e品 n+- 8生 8 9 会豆堂程点？呈豆 品器图图 显奥 星 只的 足度 9 足 8 89C51电路结构图 二、软件使用正版的QuartuslⅡ软件，安装过程如下
图 2： 、软件使用正版的 QuartusII 软件，安装过程如下 附 89C51 电路结构图 二