HL-SEDA3数字电路EDA实验设计系统

HL-SEDA3 数字电路EDA实验设计系统

本系统由铝木合金箱体、开关电源、常用信号源、常用模数接口、人机接口、接插式FPGA下载板和实验电路区等组成。其中信号源由高性能单片机产生，稳定可靠。全部的实验用信号线的连接采用高可靠杜邦线和单根2号插针线，避免接触不良现象反生。扩展设计的CPLD/FPGA开发板为用户开展创新设计提供了良好的硬件平台。本实验箱适用于本专科院校所有电类和非电类专业《数字电子技术》、《数字系统设计》、《EDA技术设计》等课程的实验、实训和创新设计，有出版社出版的配套教材。

一、技术指标（以下全部硬件都集成在一个主板上）

1、实验电路工作电源：+5V/2A、±12V/0.5A，每路均带有短路保护和自动关断功能，每路带电源指示。其中+5V电源设计有过流、保护报警功能，待电路中故障排除后，自动恢复供电。

2、基础数字电路部分

1）常用信号源：固定脉冲： 1Hz，2Hz，由排线接口和插孔引出；可调脉冲： 1K~10KHz 由排线接口和插孔引出；单脉冲：4路防抖动单脉冲输出，由排线接口和插孔引出。

2）人机接口电路：发光二极管显示：12个高亮发光二极管，4个红，4个绿，4个黄，成交通灯状排列。由排线接口和插孔引出；12位逻辑开关输出，由排线接口和插孔引出；4个带译码输出的高亮七段数码管显示，由排线接口和插孔引出。

3）中小规模集成电路实验区：扩展转接：设置排线和插孔的转接区，方便实验线路的连接；配备6个IC14，4个IC16集成电路插座（可以根据用户需求改用锁紧式IC插座）， 由插孔引出；阻容扩展插座若干。

4）导线测试电路一组：用于测量实验导线的通断测试

5) 扩展接口：留有其它CPU模块接口位置，方便以后扩展。

2、EDA设计部分

1) 核心板:带EP4CE10E22主芯片和16M FLASH 配置芯片、50MHZ有时钟以及下载接口，全部I/O口由排线接口引出，FPGA器件配套编程软件可随时更新。

2) 人机接口电路: 12个高亮发光二极管，4个红，4个绿，4个黄,成交通灯状排列。12位逻辑开关输出；6个带译码输出的高亮七段数码管显示；8X8 双色点阵显示；128*64 LCD液晶显示器及驱动电路；4*4矩阵键盘，键盘采用高质量CP定制键；

3）模数转换：8位模数转换ADC0809，带模拟量发生器，产生模拟电压，由排线接口引出。

4) 数模转换：双极性数模转换DAC0832，由排线接口和插孔引出。

5) 蜂鸣器和喇叭：带蜂鸣器和喇叭以及驱动电路。

6) 步进电机：带步进电机、驱动电路及指示灯。

7）直流电机：直流电机、驱动电路，带有霍尔测速和光藕测速二种测速方式。

4、机箱：坚固型铝合金框架，厚实的 ABS 塑料包角。

5、实验线路的连接：全部信号引出采用自锁紧式涂金插孔，永不氧化，连接稳定可靠。

6、创新设计组件(一批设备里配一套）
1)基于FPGA的设计技术，结合教学内容设计实验，便于和课堂教学相配套，改变课堂讲一套、实验做另外一套的状况。既可以支持设计型、创新型实验，也可用设计好的电路进行原理验证型实验，便于实施多层次的实验教学。其硬件由 逻辑控制芯片Altera Cyclone IV EP4CE6E、嵌入式STM32 CPU芯片、时钟和USB通信电路等组成。和电脑采用标准USB接口链接。

2)虚实结合实验方式：采用自主研发软件平台，配套创新设计模组，实现虚实结合的实验方式。通过USB接口与计算机连接。

3)数字电路实验设计界面的自定义：具有真实感的实物操作界面和基于原理框图的操作界面。用户可自定义数字电路实验操作界面，实验调试软件终身免费升级。

4)实验过程的可视化：提供实验电路设计的人机交互平台，实现实验过程的

可视化。

5)提供完整的实验资源包：配套数字电路基础实验和课程设计源代码和PPT；后期协助用户开发新的实验课程，课程资源支持远程演示或浏览。

四、配套软件

1、QUARTUSII11.0开发软件，支持多种语言输入，自带LICENSE

2、可视化虚拟设计调试软件

1）不仅具有真实感的虚拟实验板，并且独创基于原理图的虚拟实验板，使学生将注意力集中在实验原理上，无需将精力消耗在开关等元件与原理的对应上，提高实验效率。系统提供虚拟实验板设计工具，用户可为自己的实验定制虚拟实验界面。

2）学生所有的操作都可以在计算机的虚拟界面上完成，甚至不需要实验板具有实际的开关按键、指示灯数码管等元件，从而极大地降低了实验板的故障率和日常维护成本。

3）基于FPGA的复杂数字系统实验，如存储器、I/O口、CPU等设计，可动态显示运行状态。内部状态通过调试电路传递到用户界面，以数据记录和图形化两种形式显示。高亮显示当前有效的控制信号、变化的数值以及信息流动，方便学生调试设计，加深对指令执行过程的理解。也可用于教学演示。

4）基于FPGA的复杂数字系统设计调试，支持单步、断点、指令单步、断点、全速等运行方式。可通过软件界面输入、查看和保存相关内容。

二、实验项目

基础实验

1. 晶体管开关特性、限幅器与钳位器    2. TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试

3. CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 4. 集成逻辑电路的连接和驱动

5. 组合逻辑电路的设计与测试           6. 译码器及其应用

7. 数据选择器及其应用                   8. 触发器及其应用

9. 计数器及其应用                       10. 移位寄存器及其应用

11. 脉冲分配器及其应用                  12. 使用门电路产生脉冲信号—自激多谐振荡器

13. 单稳态触发器与施密特触发器——脉冲延时与波形整形电路

14. 555时基电路及其应用               15. D/A、A/D转换器  

16. 智力竞赛抢答装置                  17. 电子秒表

18. 三位半直流数字电压表                19. 数字频率计

FPGA设计实验

1）3-8译码器实验    2）8-3编码器实验   3）数码转换及显示电路

4）四位全加器        5）四位并行乘法器  6）设计基本触发器

7）设计74LS160计数器功能模块           8）可控脉冲发生器

9）正负脉宽数控调制信号发生器          10）序列检测器（状态机设计）

11）存储器设计                         12）LED显示十字路口交通灯自动控制器的设计

13）数码管显示时钟数字钟的设计         14）8×8 点阵显示字符和中文实验

15）128×64 液晶显示字符和中文实验     16)密码器设计

17)多功能运算电路                    18)算术逻辑单元

19)数据通路          20)存储器

四、实验箱配置