1、電子專 業(yè) PLD實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書一、 實(shí)訓(xùn)目的1、 掌握基本元器件編程方法2、 熟悉 KHF-5型 CPLD實(shí)驗箱的使用3、 掌握 MAX+PLUS II以及 CPLD DOWNLOAD軟件的使用4 熟練使用 VHDL語言編程二、 時間地點(diǎn)實(shí)訓(xùn)中心（電子技術(shù)實(shí)驗室）三、 實(shí)訓(xùn)班級四、 指導(dǎo)老師馮 鷗五、 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容內(nèi)容 1KHF-5 實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)簡介1.系統(tǒng)基本特征配備：本實(shí)驗箱配有altera 低電壓 1k 系列（ 3 萬門以上）芯片下載板資源：芯片門數(shù)最多達(dá)到10 萬門（ ACEX1K100 ），管腳可達(dá)208 腳。編輯方式有圖形編輯，文本編輯，波形編輯，混合編輯等方式，硬件描述語言有 AHDL

2、 ， VHDL ， Verilog-HDL等語言。主板功能：配有模擬可編程器件 ispPAC 器件系列， 突破傳統(tǒng)的 EDA 實(shí)驗箱一般只做數(shù)字電路實(shí)驗的模式， 用戶可以在實(shí)驗箱上通過的模擬可編程器件進(jìn)行模擬電子的開發(fā)訓(xùn)練。實(shí)驗箱配有10 個數(shù)碼管，（包括 6 個并行掃描數(shù)碼管和4 個串行掃描數(shù)碼管）。個數(shù)據(jù)開關(guān)，4 個脈沖開關(guān)，數(shù)據(jù)開關(guān)和脈沖開關(guān)可配合使用，也可單獨(dú)使用。A D 轉(zhuǎn)換，采用雙 AD 轉(zhuǎn)換，有常規(guī)的8 位 A D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 ，還可以適配位數(shù)較高，速度較快的12 位 A D 轉(zhuǎn)換器 MAX196 。D A 轉(zhuǎn)換器，采用學(xué)生所熟知的芯片DAC0832.通用小鍵盤，本實(shí)

3、驗箱提供 16 個微動開關(guān)（ 4X4 ），可通他們方便的進(jìn)行人機(jī)交互。單片機(jī)擴(kuò)展槽，由于實(shí)驗箱上的所有資源（如數(shù)碼管、數(shù)據(jù)開關(guān)、小鍵盤等）都可以借用，因此通過此擴(kuò)展槽可以開發(fā)單片機(jī)及單片機(jī)接口實(shí)驗。外圍擴(kuò)展口，為了便于開發(fā)，本實(shí)驗箱還預(yù)留一個40PIN 的擴(kuò)展槽，用以與外圍電路的聯(lián)接。模擬數(shù)字混合設(shè)計1.4.詳細(xì)的管腳說明下面詳細(xì)的介紹有關(guān)電路組成：1 / 7（ 1）時鐘源本實(shí)驗器CPLD 芯片由50M 晶振提供振蕩頻率，接與P183 管腳。為了方便操作，還為系統(tǒng)提供了約1Hz 1MHz 連續(xù)可調(diào)的時鐘信號，接至 CPLD 的 P78 腳，通過調(diào)節(jié)短路夾J1 和 J2 來改變其輸出頻率值。22

4、.1184MHz 的時鐘信號接于CPLD 的 80 腳 (P80)。（ 2）輸入開關(guān)本實(shí)驗器中的開關(guān)設(shè)計新穎獨(dú)特，有創(chuàng)意，與一般電路中的開關(guān)設(shè)計不同。本實(shí)驗器中有個數(shù)據(jù)開關(guān)（ SW1 SW16 ），4 個脈沖開關(guān)（ KP1 KP4 ）。在通常狀態(tài)下數(shù)據(jù)開關(guān)和脈沖開關(guān)為低電平。 數(shù)據(jù)開關(guān)和脈沖開關(guān)可配合使用， 也可單獨(dú)使用。 若二者配合使用，在數(shù)據(jù)開關(guān)為低電平時，按下脈沖開關(guān)則產(chǎn)生一個高脈沖；在數(shù)據(jù)開關(guān)為高電平時，按下脈沖開關(guān)則產(chǎn)生一個低脈沖。其中個數(shù)據(jù)開關(guān)與CPLD的管腳的連接情況依次為:SW1-P103 ， SW2-P104 ，SW3-P111 ， SW4-P112 ， SW5-P113 ，

5、 SW6-P1114 ， SW7-P115 ， SW8-P116 ， SW9-P119 ， SW10-P120 ，SW11-P121，SW12-P122 ，SW13-P125 ，SW14-P126 ，SW15-P127 ，SW16-P128 。同時與數(shù)據(jù)開關(guān)和 CPLD 相應(yīng)引腳相連的還有 16 個 LED 顯示管， 可以作為輸出使用。 在作為輸出時，不論數(shù)據(jù)開關(guān)和脈沖開關(guān)為高電平還是低電平，均不影響其狀態(tài)。脈沖開關(guān)（ KP1 KP4 ）與 CPLD 的管腳的連接情況依次為 P103,P104,P111, P112 與數(shù)據(jù)開關(guān) SW1 SW4 復(fù)用 CPLD 管腳。脈沖開關(guān)經(jīng) RS 觸發(fā)器去抖

6、動之后，便可實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)開關(guān)為高電平時產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，在數(shù)據(jù)開關(guān)為低電平時產(chǎn)生一個正脈沖。此電路極適合作計數(shù)器，暫存器的脈沖輸入、分析測試觀察用。（ 3）數(shù)碼管顯示本實(shí)驗器有0 個數(shù)碼管（SEG1 SEG10），采用共陰極段LED 顯示。其中 SEG1 SEG2 采用靜態(tài)顯示方式， SEG3 SEG10 采用動態(tài)掃描顯示方式。數(shù)碼管 SEG1 SEG10 與 CPLD 的對應(yīng)管腳接法為：SEG1(a,b,c,d,e,f,g,p) P161(D4),P162(D5),P163,P164(D6),P166(D7),P167,P168,P169 SEG2(a,b,c,d,e,f,g,p) P170,P

7、172,P173,P174,P175,P176,P177,P179，其中 P169、P179分別接到兩個數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)上。其中SEG1、 SEG2 的段LED 顯示輸入端分別與個LED管相連且同時顯示。LED在實(shí)驗箱上的標(biāo)志為D17D32分別對應(yīng)P161(D4),P162(D5),P163,P164(D6),P166(D7),P167,P168,P169P170,P172,P173,P174,P175,P176,P177,P179SEG3 SEG10 的共陰公共端G 經(jīng) 74138 譯碼并反相后分別與CPLD 的對應(yīng)管腳相連， 74138 的 A 、 B、 C 三個輸入端分別接到CPLD 的

8、187、 P186、 P180 管腳，由其控制實(shí)現(xiàn)各位分時選通，動態(tài)掃描。SEG3 SEG10(a,b,c,d,e,f,g,p) 的各段與CPLD 引腳的對應(yīng)關(guān)系為： P189、 P190、 P191、 P192、P193、P195、 P196、 P197。（4）AD 轉(zhuǎn)換本實(shí)驗器A D 轉(zhuǎn)換采用雙AD 轉(zhuǎn)換，有8 位 A D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 與 12 位 A D轉(zhuǎn)換器 MAX196 。對于 ADC0809 本實(shí)驗器只使用了一路模擬量輸入IN-1 ，其余個模擬量輸入端均接到擴(kuò)展槽 COM5 。用戶可實(shí)現(xiàn)最多 7 路模擬量分時輸入。 ADD-A,ADD-B,ADD-C 可選擇地址，分別接

9、到 CPLD 的對應(yīng)管腳 P36,P37,P38 。START （啟動信號）與 ALE （地址鎖存信號）均接到 CPLD 的對應(yīng)管腳 P19。時鐘 CLOCK 端接到 CPLD 的對應(yīng)管腳 P40。EOC（轉(zhuǎn)換結(jié)束信號）接到CPLD 的對應(yīng)管腳P39,Enable 對應(yīng)的管腳P17。8 位數(shù)字量輸出端由低（ lsb2 8）到高（ msb21）分別接到 CPLD 的對應(yīng)管腳 P24，P25，P26，P27，P28，P29， P30， P31。對于 MAX196 ，其 VDD 接外電源 VCC （ +5V ）， WR 寫端接與 P25， RD 讀端接與 P24， INT 端接與 P19， 6 路輸

10、入與 ADC0809 復(fù)用， 12 位輸出（ D0 D12 ）分別接與 P26,P27,P28,P29,P30,P31,P36,P37,P38,P39,P40,P41。用戶可以隨意的使用任意一種。（5）DA 轉(zhuǎn)換在主板上在一個D A 轉(zhuǎn)換器， DAC0832 ，參考電壓為VCC （ 5V ），數(shù)字量由CPLD2 / 7輸入到 DAC0832 的 DI0-DI7 ，與 CPLD 管腳的對應(yīng)關(guān)系為：P132DI0 ，P133DI1 ，P134 DI2 ，P135 DI3 ，P136DI4 ，P139 DI5 ，P140DI6 ，P141 PDI7 ，P16 CS。模擬量輸出由 J3（ COM2 ）

11、輸出。（ 6）單片機(jī)擴(kuò)展槽及外擴(kuò)槽在主板上留有一個模擬單片機(jī)擴(kuò)展槽，用于 CPLD 模擬單片機(jī)之用，其與 CPLD 的接口分別為， P0.0 P0.7(3932) ，對應(yīng)與 P44，P45， P46， P47，P53，P54，P55，P56； P1.0P1.7(1 8)，對應(yīng)與 P57， P58， P60， P61，P62， P63， P64， P65；P2.0 P2.7(21 28)，對應(yīng)與 P75，P74，P73，P71，P70，P69，P68，P67；P3.0 P3.7(10 17)，對應(yīng)與 P83，P85，P86， P87， P88，P89， P90， P92； PSEN 腳對應(yīng)于P1

12、94， ALE 腳對應(yīng)與P79；RST 腳對應(yīng)于 P18（ 7） RS232接口TXD（ PC）接到 RXD（ CPLD）的 P182；RXD（ PC）接到 TXD（CPLD）的 P93（ 8） RS485接口RS485的 DI 、RD分別接 CPLD的 P167、P169 管腳， DE、RE并聯(lián)后與CPLD的 P168 相連。（ 9）鍵盤4X4 鍵盤的接口電路如圖3-2 所示： CPLD的 P120、P121、 P122、 P125 管腳作為掃描碼輸出，分別接到鍵盤的輸入端，鍵盤的查詢輸出接到CPLD的 P126、P127、P128、P131 四個管腳上。（10）擴(kuò)展接口40PIN 的擴(kuò)展槽

13、COM6：為了外擴(kuò)使用，在主板上設(shè)置有一個40PIN 的擴(kuò)展槽 COM6，該擴(kuò)展槽與標(biāo)準(zhǔn)的 51 單片機(jī)仿真機(jī)接口兼容 , 其接口定義如下： 1-PO57、 2-VCC、 3-PO58、4-PO44、5-PO60、6-PO45、7-PO61、8-PO46、9-PO62、10-PO47、11-PO63、12-PO53、13-PO64、14-PO54、15-PO65、16-PO55、17-P18 、18-PO56、19-PO83、20-VCC、21-PO85、22-P79 、23-PO86、24-PO93、25-PO87、 26-PO67、27-PO88、28-PO68、29-PO89、30-PO

14、69、31-PO90、32-PO70、33-PO92、34-PO71、35-XTAL2、36-PO73、37-XTAL1、38-PO74、39-GND、40-PO75。其中 POXX 表示 CPLD的管腳經(jīng)過電阻后與擴(kuò)展口相連。26PIN 的擴(kuò)展槽COM5：其與 CPLD對應(yīng)的管腳在主板上已標(biāo)明，此擴(kuò)展槽可供用戶根據(jù)自己的需要使用，其接口定義如下： 1-PO204、2-PO205、3-PO206、4-PO207、5-PO208、6-PO7、7-PO8、8-P09 、9-PO10、10-PO11、11-PO12、 12-PO13、13-PO14、14-PO15、15-PO16、16-PO17、1

15、7-GND、 18-DATA2、19-DATA3、 20-PO160、21-DATA4、 22-DATA5、 23-GND、 24-+12V 、 25- -12V 、 26-VCC。其中DATA2、 DATA3、 DATA4、 DATA5為 CPLD的 DATA7.0 的部分配置管腳。內(nèi)容 2編程實(shí)驗內(nèi)容：一 .分頻電路與 12 歸 1 電路設(shè)計一實(shí)驗?zāi)康? 學(xué)習(xí)硬件描述語言描述電路的原理。2 學(xué)習(xí)分頻電路的設(shè)計算法。3 學(xué)會使用 AHDL進(jìn)行簡單的電路設(shè)計。4 學(xué)會使用 VHDL進(jìn)行簡單的電路設(shè)計。5 掌握生成 include 文件并調(diào)用的方法。3 / 76 掌握 VHDL語言調(diào)用子程序的方

16、法。二實(shí)驗儀器1 PC 機(jī)一臺2 MAX+PLUS CPLD 開發(fā)系統(tǒng)一套3 KHF-5 型實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)一套4 CPLDDN 2005 型下載軟件一套三實(shí)驗要求1 復(fù)習(xí)教材有關(guān)硬件描述語言的章節(jié)。2 預(yù)習(xí)實(shí)驗內(nèi)容。3 用硬件描述語言進(jìn)行電路設(shè)計。4 下載并用數(shù)碼管顯示結(jié)果。四實(shí)驗內(nèi)容與步驟1設(shè)計一個頻電路已知 cpld 信號源脈沖頻率為50M ，試編寫一分頻程序，得到一周期為1 秒（頻率為1Hz）的脈沖頻率，并將之形成include 文件。inclk 鎖定到 pin183(50MHz) 。Outputa0, Outputa1, Outputa2, Outputa3, Outputa4, Out

17、puta5, Outputa6, 分別鎖定到 P161(D4),P162(D5),P163,P164(D6),P166(D7),P167,P168 數(shù)碼管的七段上。Outputb0, Outputb1, Outputb2, Outputb3, Outputb4, Outputb5, Outputb6, 分別鎖定到 P170,P172,P173,P174,P175,P176,P177 數(shù)碼管的七段上。（1） （8）啟動 CPLDDN 2005 下載軟件進(jìn)行下載。要求： 自己獨(dú)立設(shè)計一60 進(jìn)制程序，編譯并下載。二. 使用進(jìn)行數(shù)字鐘設(shè)計一實(shí)驗?zāi)康? 進(jìn)一步學(xué)習(xí)用硬件描述語言進(jìn)行電路設(shè)計的方法。2

18、掌握初步設(shè)計比較復(fù)雜電路的方法。二實(shí)驗儀器1 PC 機(jī)一臺2 MAX+PLUS CPLD 開發(fā)系統(tǒng)一套3 KHF-5 型實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)一套4 CPLDDN 2005 型下載軟件一套三實(shí)驗要求1 預(yù)習(xí)實(shí)驗內(nèi)容。2 復(fù)習(xí)教材相關(guān)內(nèi)容。3 復(fù)習(xí)實(shí)驗五的相關(guān)內(nèi)容。4 用硬件描述語言描述60 進(jìn)制或 23 歸 0 的程序， 利用實(shí)驗四中分頻的結(jié)果，在文本編輯方式下，完成數(shù)字鐘設(shè)計3 用數(shù)碼管顯示結(jié)果。四實(shí)驗內(nèi)容與步驟本程序的編譯，仿真及下載與前述VHDL 語言相同，不再詳述。管腳鎖定參考實(shí)驗一三串形掃描顯示電路設(shè)計一實(shí)驗?zāi)康?通過用 VHDL 語言設(shè)計串形掃描顯示電路進(jìn)一步掌握使用VHDL 方法。2熟悉使

19、用KHF-5 型實(shí)驗箱的數(shù)碼管進(jìn)行顯示。實(shí)驗儀器1 PC 機(jī)一臺4 / 72 MAX+PLUS CPLD 開發(fā)系統(tǒng)一套3 KHF-5 型實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)一套4 CPLDDN 2005 型下載軟件一套二實(shí)驗要求1 預(yù)習(xí)串行掃描顯示的原理2 復(fù)習(xí)教材相關(guān)內(nèi)容。3 用硬件描述語言進(jìn)行電路設(shè)計。三實(shí)驗內(nèi)容及實(shí)驗步驟（1） 分配管腳。Outa(0 to 6) 鎖定到 P189、 P190、 P191、P192、P193、P195、 P196、 P197 Outb(0 to 2) 鎖定到 P187、 P186、 P180 inclk 為 p183 管腳四 BCD 碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計一實(shí)驗?zāi)康?用硬件描述語言設(shè)計較

20、復(fù)雜電路。2掌握綜合性電路的設(shè)計方法。二實(shí)驗儀器1 PC 機(jī)一臺2 MAX+PLUS CPLD 開發(fā)系統(tǒng)一套3 KHF-5 型實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)一套4 CPLDDN 2005 型下載軟件一套三實(shí)驗要求1復(fù)習(xí) BCD 碼轉(zhuǎn)換的原理。2復(fù)習(xí)教材相關(guān)內(nèi)容。3用硬件描述語言進(jìn)行電路設(shè)計。其 中ina0-ina7分 別 對 應(yīng) 芯 片 管 腳p116p115p114p113p112p111p104p103.outa0-outa6 分別對應(yīng)芯片管腳 168 167 166 164 163 162 161.outb0-outb6 分別對應(yīng)芯片管腳 p177 p176 p175 p174 p173 p172 p170.outc0-outc6 分別對應(yīng)芯片管腳 P189、P190、P191、P192、 P193、 P195、 P196、 P197.outd0-outd2 分別對應(yīng)芯片管腳 P187、 P186、 P180.六 實(shí)訓(xùn)所需元器件：器件名稱數(shù)量PC機(jī)1MAX+PLUS CPLD 開發(fā)系統(tǒng)1KHF 5型實(shí)驗開發(fā)系統(tǒng)1CPLDDN 200