數電/模電/EDA綜合實驗系統

一、概述

數電/模電/EDA綜合實驗系統能夠完成“電路基礎"、“模擬電子技術"、“數字電子技術"、“ISP在系統編程EDA實驗"、“VHDL設計"、“電子系統綜合設計"等課程的實驗。在實驗方式上采用全新理念，保留了經典的傳統基礎功能模塊驗證性實驗，增加了對中大規模復雜系統的設計、分析和管理實驗，為學生提供了二次開發的良好環境，加強了學生對系統設計概念的培養和實踐，以適應電子系統日趨數字化、復雜化和大規模集成化發展的需要，真正做到學用結合，為創新性人才的培養打下良好基礎。

二、數電/模電/EDA綜合實驗系統特點

該實驗裝置具有安全、穩定、可讀、可調整、直觀、靈活和新型等特點，操作簡單方便，裝置運行可靠。具有很強的二次開發功能。

1、安全性：

人員安全的保護：不論實驗裝置在正常工作或故障狀態下，不會危及操作人員的人身安全。

 對誤操作的保護：不會因為誤操作而導致實驗裝置損壞。

 電源的過流保護：因短路等故障而過流時，可自動切斷實驗裝置電源。

 電源的電壓保護：電源電壓過高或欠壓時，將自動切斷實驗裝置電源。

2、直觀性：

實驗裝置功能模塊的主要電氣原理或特征將在面板或電路卡上指示，實驗裝置各功能引腳的符號標注在面板上，反面由元器件和透明有機玻璃防護罩組成,實驗項目根據需要可以靈活配置和增加設計。

3、靈活性

實驗裝置采用主板和各模塊分離的設計，可編程器件焊接在獨立模塊上。通過選擇模塊可以選擇不同廠家、不同型號、不同規模的可編程器件，既可適應不同的教學需要，也使系統的功能和規模擴展變得更為方便。

為了方便實驗操作，減少對實驗儀器儀表的依賴，實驗裝置主板上各部分功能模塊（包括一些基本功能模塊和實驗小工具）幾乎都是相互獨立的，可以根據需要選擇模塊進行接線。

實驗裝置提供擴展集成插座、面包板和部分必須的分立元件等，留有足夠的接線機會，也給實驗裝置留有足夠的機動靈活性。

4、新穎性：

實驗裝置提供了邏輯可編程實驗平臺和模擬可編程實驗平臺，其中邏輯可編程實驗平臺包括CPLD/FPGA模塊，模擬可編程實驗平臺包括ispPAC模塊。不同模塊使用不同的芯片，根據需要可選擇不同功能芯片的模塊插接到實驗主板上。

三、技術指標：

（一）數字電路功能單元

1、4×4矩陣鍵盤：矩陣式結構，組合按鍵。

2、8位乒乓開關：開關量輸入。

3、十六進制8421撥碼盤：提供0～9,A～F十六進制編碼值。

4、24位開關量輸出：發光二極管紅、黃、綠色三組各八只高亮度發光二極管，含電流驅動。

5、6位LED顯示：7段數碼管靜態顯示方式6位，動態顯示方式1-6位均可，含電流驅動。

6、有源晶振：4MHz標準時鐘，通過模塊跳線器選擇，向可編程器件的CLK1提供時鐘。

7、可編程脈沖序列發生器：由555振蕩器構成頻率可調、脈沖數可設置的脈沖序列發生電路。

8、單脈沖發生器：提供加消抖處理單個±脈沖輸入。

9、邏輯筆：可測量邏輯高低電平、高阻和脈沖狀態。

10、數字電路模塊IC1擴展卡：

1個40芯IC座，1個20芯IC座，1個14芯IC座

數字電路模塊IC2擴展卡：

1個40芯鎖緊插座，1個20芯鎖緊插座，6個16芯鎖緊插座

（二）模擬電路功能單元：

1、模擬電路模塊接入區：可接入各種模擬電路實驗模塊

2、波形發生器單元

輸出波形：方波、三角波、正弦波

幅值：正弦波：0～14V（14V為峰-峰值，且正負對稱）

三角波：0～24V（24V為峰-峰值，且正負對稱）

方波：0～24V（24V為峰-峰值，且正負對稱）

頻率范圍：分四檔2HZ～20HZ、20HZ～200HZ、200HZ～4KHZ、4KHZ～100KHZ

3、直流信號源單元：雙路±5V、±0.5V、兩檔連續可調。

4、3位半數字電壓表：測量范圍：-19.99V～+19.99V

（三）EDA實驗功能單元

1、由數字電路功能單元、模擬電路功能單元共同組成。

2、可編程器件模塊標配Lattice 1032實驗板也可根據學校要求選配，如Lattice 4256，Altera EPM7128s、Altera EP1K30、Altera EP1K100、Xinlix 95108等實驗板。

（四）擴展實驗模塊區

1、集成電路擴展插座：可插實驗用IC芯片。

2、面包板單元：主板上由二組面包板組成接插件專區，方便進行擴展實驗。

四、實驗內容：

1、數字部分基本實驗（由二塊IC擴展卡共同完成）： 

（l）門電路邏輯功能及測試；

（2）組合邏輯電路(半/全加器)；  

（3）R-S、D、JK4、觸發器；

（4）三態輸出觸發器、鎖存器；

（5）集成計數器及寄存器；      

（6）時序電路測試及研究；

（7）譯碼器和數據選擇器；     

（8）波形發生及單穩態觸發器；   

（9）555時基電路

可選做如下實驗：

（10）CMOS門電路測試；  

（11）門電路的驅動能力測試；  

（12）MSI加法器實驗；

（13）寄存器及其應用實驗；

（14）順序脈沖和脈沖分配器電路；  

（15）多路模擬開關及其應用實驗；

（16）四路優先電路實驗；

（17）TS、OC門的功能測試及其應用實驗；

（18）邏輯筆實驗與分析實驗；

（19）競爭冒險實驗；

（20）計數器MSI芯片的應用；     

（21）施密特觸發器及其應用實驗；

（22）數字定時器實驗；

（23）電子校音器實驗；

（24）TTL不同系列芯片性能和參數的測定實驗；

（25）TTL與CMOS相互連接實驗；

（26）觸發器應用實驗；  

（27）時序電路應用實驗；

（28）單穩態觸發器及其應用實驗；

（29）電壓變換器實驗；

（30）示波器多蹤顯示接口實驗

2、模擬部分實驗內容(共有七個實驗模塊)：

A、模擬電路模塊A1：

1、基本單級放大電路；  

2、兩級放大電路；  

3、負反饋放大電路；

4、LC振蕩器及選頻放大器

 5、RC正弦波振蕩器；

 6、射級跟隨器；

B、模擬電路模塊A2：

1、集成功率放大器；

2、互補對稱功率放大器；

C、模擬電路模塊A3：

1、集成穩壓電路；

D、模擬電路模塊A4：

1、串聯穩壓電路；  

2、晶閘管控制

E、模擬電路模塊A5：

1、場效應管實驗  

2、差分電路實驗

F、模擬電路模塊A6：

1、 電壓跟隨器

2、反向比例放大器

3、同相比例放大器  

4、反相求和比例放大器

5、雙端輸入求和放大電路

6、積分電路

7、微分電路

8、微積分電路

9、方波發生器

10、占空比可調的矩形波發生器

11、三角波發生電路

12、鋸齒波發生電路

13、低通濾波器

14、高通濾波器

15、帶阻濾波器

16、過零比較器

17、反相滯回比較器

18、同相滯回比較器

19、電流/電壓轉換電路

20、電壓/頻率轉換電路

21、波形變換電路

22、集成電路RC正弦波振蕩

G、模擬電路模塊A7：

1、整流濾波與并聯穩壓電路

3、EDA實驗內容：（標配Lattice 1032實驗板）

1、單元電路設計實驗：

（1）常用門電路設計；      

（2）編碼器/譯碼器設計；  

（3）觸發器及時序電路設計；

（4）同步/異步計數器設計；

（5）鍵盤掃描實驗；     

（6）加法器實驗  

（7）LCD(12864)液晶顯示實驗。

2、綜合設計實驗：

（1）SSI組合電路的設計與冒險競爭觀察；

（2）MSI組合電路的設計；

（3）可讀寫寄存器的設計。

3、研究創新實驗：

（1）數字頻率計；          

（2）數字電子鐘設計；  

（3）十字路口交通燈自動控制器的設計；

（4）出租車計費器的設計；  

（5）數字濾波器設計；  

（6）DAC、ADC模型設計；

（7）數字模擬綜合系統設計