LH-DEK2是針對(duì)電子系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)而研發(fā)的一種模塊化電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)系統(tǒng)。提供給學(xué)生的只是一個(gè)完整的器件，要怎么應(yīng)用它，都由學(xué)生自己設(shè)計(jì)線路，自己搭建硬件電路，以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析能力，為培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才打好扎實(shí)的基礎(chǔ)。

　　一、性能特點(diǎn)

　　實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)形式：集實(shí)驗(yàn)桌、綜合實(shí)驗(yàn)平

　　臺(tái)、微電腦(選配)、信號(hào)發(fā)生器、示波器等于一體，綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，可無限擴(kuò)展不同的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括單片機(jī)、微機(jī)接口、EDA設(shè)計(jì)系統(tǒng)、ARM等。

　　二、主要技術(shù)指標(biāo)

　　* 實(shí)驗(yàn)桌：

　　1、輸入電源：二相三線，交流220V±10%，50HZ

　　2、輸出電源：

　　1)二相三線交流220V±10%/50HZ 3組，用于其它測(cè)量?jī)x器的供電。

　　2)±5V直流電壓源，輸出電流1.5A; ±12V直流電壓源 ， 輸出電流0.7A;

　　3、裝置容量：≦1.5KVA

　　4、外型尺寸：參考值1500×700×1300

　　5、工作環(huán)境：溫度-10°C ～ +40°C,相對(duì)濕度85%(25C)

　　6、安全保護(hù)：接地保護(hù)，漏電保護(hù)(動(dòng)作電流<30mA)，過載保護(hù)

　　7、實(shí)驗(yàn)桌體：實(shí)驗(yàn)桌為鐵和鋁合金臺(tái)架結(jié)構(gòu)，絕緣面板，桌面為防火、防水、耐 磨高密度板，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，造型美觀大方。臺(tái)體下部設(shè)有電腦主機(jī)柜、鍵盤架，另設(shè)有一個(gè)儲(chǔ)物柜，用于放置配件、工具及資料等，設(shè)計(jì)有儀器架，放置示波器等。

　　三、詳細(xì)技術(shù)參數(shù)

　　1、基礎(chǔ)信號(hào)板(輸出端均帶保護(hù)電路，在接線錯(cuò)誤時(shí)，不會(huì)損壞設(shè)備)

　　1)提供+5V/2A 電源，由三組4芯電源插座輸出。

　　2)提供±12V/1A，由2組5芯電源插座輸出。

　　3)提供0～5V連續(xù)可調(diào)模擬量輸出1路，作為 A/D轉(zhuǎn)換的模擬量。

　　4)提供8路開關(guān)量輸入和輸出電路，輸入和輸出接口分別用8芯排線引出。

　　5)設(shè)置2位共陰或共陽數(shù)碼管，段碼用8芯排線引出，位碼用鍍金孔引出。

　　6)提供二路帶消抖±單脈沖信號(hào)輸出。

　　7)設(shè)置1MHZ和500KHZ國定脈沖輸出。

　　8)設(shè)置IC-14鎖緊插座一個(gè)，用于靈活擴(kuò)展常用門電路。

　　9)設(shè)置高電平和低電平復(fù)位電路各一路。

　　2、核心模塊的配置

　　1)51系列單片機(jī)核心模塊單元

　　含有兼容51系列SST單片機(jī)SST89E/V516RD2，以及通用帶鎖緊裝置的IC座1個(gè)，所有I/O口引腳對(duì)外引出，每組I/O口用8芯排線座引出，數(shù)據(jù)輸出口帶負(fù)載擴(kuò)展功能，并用2個(gè)8芯排線座并聯(lián)引出。含有外置+5V電源輸入接口1個(gè)、USB電源接口1個(gè)、+5V引出插座2個(gè)、電源開關(guān)一個(gè)、復(fù)位按鈕一個(gè)、晶振電路、經(jīng)鎖存的低位地址線A0～A2用插孔引出、RS232在線下載通信接口1個(gè)、外部接口用的控制線用插孔引出。

　　2)EDA設(shè)計(jì)核心模塊單元

　　EDA設(shè)計(jì)核心模塊單元的配置有二種方式：種是只包含EP2C5T144C8芯片1塊，有串行配置芯片及下載接口構(gòu)成FPGA最小系統(tǒng)，其所有I/O口線全部用排針引出，其他外圍的接口和單片機(jī)共用。第二種是FPGA系統(tǒng)獨(dú)立，核心板上多余的I/O腳可以擴(kuò)展其它實(shí)驗(yàn)。FPGA系統(tǒng)詳細(xì)參數(shù)另行提供。

　　3)本系統(tǒng)可以任意擴(kuò)展其它單片機(jī)系統(tǒng)，包含C8051單片機(jī)核心模塊、ATMEGA16單片機(jī)核心模塊、MSP430單片機(jī)核心模塊、PIC16單片機(jī)核心模塊、STM32 cortex-M3核心模塊。該類模塊單元還有外置+5V電源輸入接口一個(gè)、+5V引出插座1個(gè)、電源開關(guān)一個(gè)、復(fù)位按鈕一個(gè)、晶振電路和在線下載接口或RS232通信接口。

　　3、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)?zāi)K的設(shè)置

　　1)鍵盤顯示控制模塊單元

　　1個(gè)4*4的矩陣鍵盤，行線和列線用8芯排線引出;8位共陰數(shù)碼管及驅(qū)動(dòng)芯片，采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，譯碼位選信號(hào)和八段碼信號(hào)線用8芯排線引出;譯碼模塊由74LS138和8個(gè)LED組成(LED使用貼片)，譯碼芯片同時(shí)連接8個(gè)LED及8個(gè)數(shù)碼管的公共端;電源接口用2個(gè)2芯插座引出。

　　2)LCD顯示模塊單元

　　由12864圖形液晶模塊或1602中文液晶模塊組成，二者兼容，每次只能使用其中一種，電路中有背光調(diào)節(jié)等功能，其數(shù)據(jù)線用2個(gè)8芯排線座并聯(lián)引出，電源接口用2個(gè)2芯插座引出。

　　3)A/D、D/A模塊單元

　　A/D芯片采用AD0809，多路輸入端可以通過跳線帽來配置;D/A芯片采用DA0832，可以輸出模擬電流或模擬電壓信號(hào)，參考電壓由模塊內(nèi)提供。其數(shù)據(jù)線用2個(gè)8芯排線座并聯(lián)引出，電源接口+5V用2個(gè)2芯插座引出，±12V由1個(gè)3芯插座引出，其它控制線由插孔引出。

　　4)電子音響驅(qū)動(dòng)控制和繼電器控制以及電機(jī)控制模塊單元

　　有蜂鳴器驅(qū)動(dòng)控制電路和小型繼電器控制電路，其輸入接口用單個(gè)插孔引出。另有1個(gè)小型四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)20BY，用MC1413直接驅(qū)動(dòng);1個(gè)直流電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路，并帶紅外光電測(cè)速電路，步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)單獨(dú)安放，其輸入輸出接口由插孔引出。電源接口+5V用2個(gè)2芯插座引出。

　　5)無線收發(fā)通信模塊單元

　　該模塊包含nRF24L01無線通信模塊以及3.3V電源轉(zhuǎn)換電路，輸入電源為+5V，其數(shù)據(jù)線用2個(gè)8芯排線座并聯(lián)引出，電源接口+5V用2個(gè)2芯插座引出, 其它控制線由插孔引出。

　　6)超聲波測(cè)距模塊單元

　　該模塊包含超聲波發(fā)射和接收頭，以及信號(hào)調(diào)理電路，電源接口+5V用2個(gè)2芯插座引出，其它信號(hào)線用插孔引出。

　　7)I2C模塊單元

　　該模塊包含串行鍵盤顯示接口ZLG7290和串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘PCF8563電路以及由24C01組成的接觸式IC卡讀寫電路組成。其數(shù)據(jù)線用2個(gè)8芯排線座并聯(lián)引出，電源接口+5V用2個(gè)2芯插座引出, 其它控制線由插孔引出。

　　8)通訊模塊單元

　　該模塊包含RS232/485串行通訊電路、CAN總線通信電路(CAN芯片是SJA1000)、無線紅外通信電路組成。其數(shù)據(jù)線用2個(gè)8芯排線座并聯(lián)引出，電源接口+5V用2個(gè)2芯插座引出, 其它控制線由插孔引出。

　　9)以太網(wǎng)模塊單元

　　該模塊包含以太網(wǎng)芯片RT8019電路，其數(shù)據(jù)線用2個(gè)8芯排線座并聯(lián)引出，電源接口+5V用2個(gè)2芯插座引出, 其它控制線由插孔引出。

　　10)串行AD/DA模塊單元

　　該模塊包含AD7922串行雙路12為AD和TLV5638串行雙路12為DA各一個(gè)，并有相關(guān)信號(hào)調(diào)理電路，其電源接口+5V用2個(gè)2芯插座引出, 其它控制線由插孔引出。

　　11)高速AD模塊單元

　　該模塊包含ADS826高速AD(10bit并行輸出，60Msps)一個(gè)，并有相關(guān)信號(hào)調(diào)理電路，其數(shù)據(jù)線用2個(gè)8芯排線座并聯(lián)引出，電源接口+5V用2個(gè)2芯插座引出, 其它控制線由插孔引出。

　　12)DDS模塊單元

　　該模塊包含AD9852芯片一塊，并有相關(guān)信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)輸出安裝專用射頻接口，由射頻線連接，背板為插座方式連接，電源接口單獨(dú)連接。

　　13)溫度測(cè)控模塊單元

　　由高精度溫度傳感器、加熱管SLM3、專用散熱器、4寸風(fēng)扇、小信號(hào)放大電路LM324、超溫報(bào)警顯示等部件組成一完整的溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)。

　　4、實(shí)驗(yàn)電路工作電源：±5V/2A、±12V/0.5A，每路均帶有短路保護(hù)和自動(dòng)關(guān)斷功能，每路帶電源指示。其中+5V電源設(shè)計(jì)有過壓、過流、欠壓保護(hù)功能，待電路中故障排除后，自動(dòng)恢復(fù)供電。

　　5、低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器：可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，信號(hào)寬度2mS～5S可調(diào)，幅值可調(diào)。頻率范圍0.2HZ～500HZ，幅值-5V～+5V可調(diào)。

　　6、運(yùn)算放大器共4個(gè)單元(可擴(kuò)展若干個(gè))，可以自由組合成多級(jí)放大電路。每個(gè)單元由運(yùn)算放大器、輸入回路6組電阻或電容，反饋回路7組電阻和電容組成。

　　7、示波器

　　基于FPGA設(shè)計(jì),采用5.0"TFT800×480 液晶顯示屏，色彩絢麗,通道數(shù)2個(gè),模擬頻帶寬度0～20MHz，實(shí)時(shí)采樣率100M，取樣緩沖器深度4096。

　　8、實(shí)驗(yàn)的連接

　　模塊間實(shí)驗(yàn)線路的連接：控制信號(hào)和部分接口信號(hào)的引出采用自鎖緊式涂金插孔，氧化，美觀漂亮，一些總線信號(hào)采用排線連接，操作簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接穩(wěn)定可靠。

　　四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

　　根據(jù)模塊配置來設(shè)置，可以無限擴(kuò)展。

　　附：EDA獨(dú)立設(shè)計(jì)模塊的詳細(xì)介紹

　　一、硬件配置

　　采用核心板和擴(kuò)展底板相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)，核心板自成小系統(tǒng)，只需外接5V

　　直流電源即可以開發(fā)設(shè)計(jì)，主芯片用Altera公司的CycloneII系列。核心板上配置了FLASH、SRAM、高速時(shí)鐘和配置芯片以及JTAG、AS調(diào)試接口、電源管理、專用擴(kuò)展接口等。同時(shí)核心板靈活的擴(kuò)展方式，可以根據(jù)用戶的不同開發(fā)項(xiàng)目很方便的擴(kuò)展不同的外圍接口。

　　* FPGA核心板詳細(xì)組成

　　1、核心板采用10層高精度PCB設(shè)計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠。

　　2、主芯片采用Altera公司的Cyclone II系列級(jí)FPGA ，具體可以由用戶確定。FPGA配置芯片采用EPCS4，容量高達(dá)4M BIT，采用AS模式編程，擦寫次數(shù)高達(dá)上萬次。

　　3、一路50M高速、穩(wěn)定的時(shí)鐘源。

　　4、一路系統(tǒng)復(fù)位電路。

　　5、系統(tǒng)電源管理模塊能夠提供+5V、+3.3V、+2.5V等多種不同電壓的電源輸出供系統(tǒng)使用。

　　6、提供兩路SRAM，芯片采用IDT71V416-10P。容量高達(dá)256K*32BIT。

　　7、一路FLASH 芯片采用AM29L065D。容量高過8M*8BIT。

　　8、一路64M*8BIT NAND FLASH。

　　9、一路32M*8BIT SDRAM。

　　*擴(kuò)展底板詳細(xì)組成

　　1、RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

　　2、1個(gè)256色VGA接口。

　　3、1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行接口。

　　4、1個(gè)USB設(shè)備接口，利用PDIUSBD12芯片實(shí)現(xiàn)USB協(xié)議轉(zhuǎn)換。

　　5、 基于SPI或IIC接口的音頻CODEC模塊。

　　6、 1個(gè)蜂鳴器輸出模塊。

　　7、 1個(gè)PS2鍵盤/鼠標(biāo)接口。

　　8、 1個(gè)IIC接口的EEPROM存儲(chǔ)器模塊。

　　9、 8個(gè)七段碼管LED顯示。

　　10、 128×64圖形液晶顯示器。

　　11、 16個(gè)發(fā)光二極管顯示。

　　12、 4×4矩陣鍵盤。

　　13、 8個(gè)獨(dú)立按鍵。

　　14、 高速AD/DA模塊(TLC5540/TLC5602)

　　二、軟件配置

　　1、QuartusII設(shè)計(jì)軟件，5.1版 + SP2補(bǔ)丁，支持全系列CycloneI/II芯片。

　　2、SoPC Builder標(biāo)準(zhǔn)微處理器外設(shè)庫。

　　3、NiosII開發(fā)工具，包括NisoII 集成開發(fā)環(huán)境(IDE 5.1)

　　4、Microtronix NiosII Linux開發(fā)包，1.4版本，支持QuartusII5.1和NIOSII 5.1

　　三、文檔資料

　　1、FPGA開發(fā)板用戶手冊(cè)。

　　2、QuartusII和NIOSII IDE安裝指導(dǎo)和入門教程。

　　3、Verilog HDL/VHDL教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)。

　　4、主要芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)及完整的電路圖PDF文檔。

　　四、參考布局圖