KH-310使用和實驗手冊

目錄

第一部分KH-310使用手冊3

第一章產(chǎn)品簡介5

1.1應用范疇及特點5

1.2系統(tǒng)結構及規(guī)格5

第二章硬件說明7

2.1輸入單元7

2.2輸出單元10

2.3接口單元14

2.4擴展單元18

2.510區(qū)腳位定義21

第三章軟件安裝25

3.1Max+plusIIV10.1安裝25

3.2QuartusII安裝31

3.3Programmer驅動安裝33

3.4XilinxISE8.1軟件安裝34

附錄：10對照表39

第二部分KH-310實驗手冊43

實驗一基本組合邏輯電路設計45

實驗二七段數(shù)碼管驅動器57

實驗三4X4鍵盤掃描實驗72

實驗四跑馬燈設計81

實驗五8X8LED點陣顯示89

實驗六數(shù)字頻率計電路設計99

實驗七波形發(fā)生器實驗109

實驗八LCD驅動電路設計113

實驗九乒乓球實驗119

實驗十脈沖發(fā)生器應用129

實驗十一溫度控制136

實驗十二多功能運算器142

實驗十三交通燈設計158

實驗十四樂曲演奏電路設計169

實驗十五電子琴電路設計183

實驗十六電梯控制實驗194

實驗十七電子鐘的設計209

實驗十八自動售貨機219

實驗十九正負脈寬數(shù)控調制信號發(fā)生228

實驗二十步進電機控制231

實驗二-1?一直流電機控制237

實驗二十二模擬信號處理241

實驗二十三FIR電路設計247

實驗二十四PS2接口電路設計256

實驗二十五VGA實驗263

實驗二十六嵌入式邏輯分析儀的使用268

實驗二十七RS232通信電路設計273

實驗二十八MCU程序設計282

實驗二十九E2PR0M的讀寫操作286

第一部分KH?310使用手冊

第一章產(chǎn)品簡介

1.1應用范疇及特點

KH-310是根據(jù)高等院?，F(xiàn)代EDA實驗教學的要求設計的，同時適合于電子課程設計、大學生也子

設計競賽等需求。利用本實驗系統(tǒng)可以進行CPLD/FPGA邏輯電路和數(shù)字信號處理電路的設計，在系統(tǒng)

模擬可編程電路設計，復雜的混合信號處理，以及數(shù)字控制的設計。該系統(tǒng)是現(xiàn)代EDA技術理想的實

驗與開發(fā)平臺。

KH-310的優(yōu)點：

1.應用范疇廣，可配置XINLINX,ALTERA,LATTICE等不同廠家的多種CPLD/FPGA芯片；

2.結構科學合理，真正培養(yǎng)動手操作能力和創(chuàng)新能力；

3.數(shù)字/模擬可編程器件結合使用，可進行混合信號的處理；

4.引線靈活，可提供最多的擴展10；

5.標準負載模組的接口。

1.2系統(tǒng)結構及規(guī)格

該實驗系統(tǒng)包含主機、CPLD/FPGA下載板、ispPAC(在系統(tǒng)模擬可編程器件)下載板。主機上包

含多個單元模塊電路,CPLD/FPGA和ispPAC下載板可根據(jù)需求選配。各功能模塊電路可進行靈活搭配，

從而可以完成更多的開發(fā)性的實驗。

主機單元模塊包括：

1.電源單元

(a)3.3V/3A

(b)+5V/5A

(c)-5V/0.3A

(d)12V/2A

(e)-12V/0.3A

2.輸入單元

(a)按鈕式正負脈沖/高低電平轉換輸出x4

(b)按鈕式觸發(fā)脈沖x]

(c)8bitDIP開關x3

(d)0.1-40MHZ十組時鐘(0.1,1,10,100,IK,10K,100K,IM,I0M,40M)各分別指

撥分段挑選和按鈕設定挑選等二組輸出

(e)4x4矩陣(掃描)鍵盤xl

3.輸出單元

(a)LEDx32

(b)7段(獨立/掃描)顯示器x8

(c)128x64LCD字型及繪圖顯示器x|

(d)8x8點陣彩色顯示器xl

(e)米字型顯示器xl

(f)揚聲器(8Q,0.5W)xl

4.接口單元

(a)USB接口xl

(b)PS/2接口xl

(c)VGAxl(8X8X8階彩色)

(d)RS-232xl

5.擴展單元

(a)8bitsD/A

(b)8bitsA/D

(c)256KbitsEPROM

(d)模擬可編程器件(ispPAC10/20/80)

(e)單片機

第二章硬件說明

2.1輸入單元

1.電源模塊

fDCPOWERSUPPLYR63

圖2.1.1電源模塊

如圖2.1.1中直流電源±5V、±12V、都由開關穩(wěn)壓電源供電，3.3V由LM1085提供。D38為電

源指示燈。

電源模塊規(guī)格：

(a)3.3V/3A

(b)+5V/5A

(c)-5V/0.3A

(d)12V/2A

(e)-12V/0.3A

2.按鈕式正負脈沖/高低電平轉換輸出

PULSI、PULS2、PULS3、PULS4為脈沖發(fā)生按鈕，通過短路夾J23、J24、J25、J26挑選輸出

方式為正脈沖、負脈沖或電平跳轉。如圖2.1.2,當短路夾J23、J24、J25、J26接到左側“P”時，輸出

正脈沖。

J23、J24的短路夾接到“M”時，輸出方式為負脈沖，J25、J26短路右側時，為電平轉換

模式。應用該模塊時最好使用消抖電路。

0-0.1HZ5-10KHZ

1-1HZ6-100KHZ

392-10HZ7-1MHZ

?T

出

ar

!□??|Aj/V'v?R42

嵌八八/\<"出R38

nGCLK2EPI4

□

繳0

夔口的

繳

Xp?

PULSI—PtitssrcrS3PULS4e-A/VV-?6>-A7vV-^

R39R45

|電能破鏘需鏘既儂IZIIRP12

PULSE&CLOCKGENERATOR

圖2.1.2脈沖按鈕

3.撥碼開關

“ON”為高電平，“OFF”為低電平。IO對應見表2.1.3。

右RP7RP9RP1I、

ZI能出破出出||||口陽皺杉的出砥砥鏘|||~~I的町出出出破出的|

雷酸密雷圖鏘鏘鏘

BBBBBBBBHBHBBBBBBBBBBBBB

Ktgi出?苗苗&?

????'iivtJS\jy翁豳????

SW3SW45W5

|口留徽既破卷陽卷硼||口雷砥卷*密卷雷砥）|□密&砥國徽國陽闌

iRP6RP'24BITDIPSWRP1°..

0''J

圖2.1.3撥碼開關

4.時鐘單元

^0.1HT^-10KHZ

1-1HZ6\00KHZ

2-10HZ7-岫

BC13-100HZ8-10NHZ

4-1KHZ9-401IZ

PM

nnPn

徽

殷

□0S□繳0

出

殷

.繳

□2L.c3L

PULS1pupu-puS4

PULSE&CLOCKGENERATOR

圖2.1.4時鐘單元

晶體震蕩器U7提供40M時鐘脈沖，通過EPM3064分頻為0.供z』Hz,10Hz,100Hz,IK,I0K,

100K,IM,10M,40M.十組時鐘信號，由指撥旋轉開關SW7(GCLK1)挑選輸出頻率；另外由SW1

(GCLK2)按鈕壓按循環(huán)挑選十段頻率輸出。SW2(PB/EP14)起撥動開關的作用。

5.4X4鍵盤

1090、1091、1092、1093為行信號，1094、1095、1096、1097為列信號。而列訊號各接有l(wèi)OKfi

的電阻。

JP19III

RP13||pHI

KKKKKKKK

oOOOOooo

KEYBOARD99999999

《，01234567

圖2.1.5鍵盤

2.2輸出單元

1.LED

1077-1084CT85-CT88

<?□QQOOOQo口。。。。。?！鮋OOOOO

Ar~~i

咫二二I,lOOOOOOOOOOOCIo

BC9BOOOOOOBC13.QQQQ8BC14辟,T票'MlPQCOOQOOOCd名

U9U13EX01-EX12

EXEXEXEX.EXEXEXEXEXEXEXEX

DlD2D3D4D5D6D7D8D9DIOD11D12D13D14D15DIGD17D18D19D20D21D22D23D24D25D26D27D2$D29D30D31D32D33D34D35D36

史_I______RP2RP3RP4RP5

■OQQQQOCCjLEDDISPLAY■OQCQOQOCI■OOOQOOQQ■OQQQOCQq

圖2.2.1LED

IO對照表:

DID2D3D4D5D6D7D8

025026027028029030031032

D9DIODllD12D13D14D15D16

033034035036037038039040

D17D18D19D20D21D22D23D24

041042043044045046047048

D25D26D27D28D29D30D31D32

1077/1078/1079/1080/1081/1082/1083/1084/

EXO1EXO2EXO3EXO4EXO5EXO6EXO7EXO8

1085/1086/1087/1088/

EX09EX010EXO11EXO12

表2.2.1LEDI/O對照表

使用JP28/JP27來對應LEDD25-D36,EXO1-EX12是挑選由IO77-IO88顯示或是由

EXO1-EX12來力口以顯示，此EXO1-EX12僅在CYCLONE的EP1C6QC240芯片才有可用的I/O

接腳。

2.七段碼顯示管

DPI?DP8為共陰七段碼顯示碼，可以以獨立及掃描方式顯示。如圖2.2.2,當需掃描方式

顯示時，八個短路夾JP3?JP10短接到左端“S”(sacn)處，八個八位短路夾分別由JP1和JP2

挑選驅動訊號。掃描挑選由74LS06驅動完成，各信號對應關系見表2.2.2。

*模塊8DIGITAL7-SEGMENTDISPLAY.中的“050,051,052,053,054,055,056,057”驅動或是改

由M124,M125,M126,M127,M128,M129,M130,M131等驅動。

廠S058S059S060Sd§LS062S063sosqS弊

P3TTCiJP4<22JT5?TO陋BC8<XK>

JP6KE3JP72JP8K23J?9KSJP10E3H

SGSGSGSGSGSGSGo5■4

o*?2

Q。。。。QQOQ。0000000000Q。。。。OOOOOOOOOOOOOOOo5lIM■.25

OAAA-0R2Khj?6

o52IxM?2

OWVOR3o53Ax127

o54Qj128

OAAArOR5o5QN23

5QX

日OVW<JR6o5130

日Q

日E

■OOQBBOAAA^JR?N

?！鯫OOO■Q0Q0■cocoBo531

■OOQO■QOQ■OOQQI

。OAAA-OR87K

DF'-iDP4DP5DP6DPTDP8

8DIGITAL7-SEGMENTDISPLAY

圖2.2.2七段數(shù)碼管

050051052053054055056057

ABCDEFGDP.

表2.2.2七段數(shù)碼管I/O對照表

在獨立方式下，將七條八位排線從JP3?JP10接到對應在FPGA定義的引腳上，并把短路

夾J3?J10接到GND端。

3.LCDM模塊

SS16P80DLYG-2K04LCDM模塊采用MT7086液晶顯示控制驅動器，帶有中英文字庫,

布局圖如下：

圖2.2.3LCDM模塊

12345678910ii1213141516

asE寸m9

a￡sCOGQcaCQ8CQ

>能aaaQaaaa

9oc6cpiE

9599

888ooOooooo

表2.2.3LCDM模塊腳位對照表

4.米字管模塊

米字管顯示器為共陰顯示，11腳為公共腳。其布局、腳位對應分別見圖2.2.4及表224。

Ta

r

一r密

i->s

一2

9密s

>v

密iz

N國i

密

RI5R13R11冷

R1DfRI2R1?4R16

圖

冷\"

密

冷W

A

密

分AS

r

自密/"

17$?

山

I

R18a^

050—057S053—SO65I

P13N

SIXTEENSEGMENTDISPLAYlg

DSP

圖224米字管

I23456789101112131415161718

d

CM(N04QzzCMCMda

<<2a5uE6DEHo

_9.652UE

Kgsgsu

8obo88sos0A>OH

表224米字管I/O表

5.8X8X2彩色點陣LED

共陰LEDDOTMATRIX,模塊布局見圖2.2.5,10對照見表2.2.5。

??幻

-

ftTc能

>5c

<?c窗

s3gR

?翰

c>s>cc3

<般

-ic6c

4小

醐6R

宗

Ry75當

啾R83R87sc2

RS^c的

7c

-c雕

BW7R

s既

R9\cic%1

Hc給

碘

IX^^￡1.Gr*.

sBR.空WB歸空B型中

1口

R0SRB+RB3MR9SCO曬2回卷夠的筋電酚的

R93lrDL

LEDDOTMATR.A-SD50—SC65-

圖2.2.58X8X2點陣LED

12345678910111213141516

C1RC2RC3RC4RC5RC6RC7RC8RCIGC2GC3GC4GC5GC6GC7GC8G

041042043044045046047048050051052053054055056057

SCOSCISC2SC3SC4SC5SC6SC7

SO58SO59SO60SO61SO62SO63SO64SO65

表2.2.58X8X2彩色點陣LED

6.音頻功放

如圖2.2.6,U5為音頻放大器件LM386,電位蒲R26調劑輸出功率，JP16為信號輸入端，JP6O接揚聲器,

也可有插針輸出到其它設備。此模塊為獨立區(qū)域，并未與其它的區(qū)域連接。

c3

4C2CleJP60

鐫

林帝廠尊弱9J:卜

-u尸

二nxn

一+

PAin.Jfr

鎂9eiO°S

GND^t

口豳破臉-speaker

U5

AMPadjAUDIOAMP

圖226音頻功放

2.3接口單元

1.USB接口

如圖2.3.1為接口單元布局，圖2.3.2為USB控制單元布局，驅動控制芯片U16采用PHILIPS

PDIUSB12D。PDIUSB12D支持USB1.1標準，6M時鐘供給。JP3O、JP32為USB控制信號及狀態(tài)信

號接口，J30為USB八位并行數(shù)據(jù)輸入接口。LEDD37為USB器件與主機連接狀態(tài)指示。當D37連

續(xù)亮時，表示連接已建立；當D37閃爍顯示時，表示正在接收或發(fā)送數(shù)據(jù)；當其連續(xù)暗時，無連接。

圖2.3.1USB接口單元

如

。

上

腳

NI

P

的

94板

R載

埠)2<4下

Qnnn

Et0PTA

RDRniASOG

MRWlUUUP

7D/U/l////作F/

33210987D

D6666555L

1111111P

MMMMMMMC

2。s

7j3的

X出傘內□PR義no

J用itn

E使定iodde

Lnie口

L要位tcvrkvr

元腳HenaeDce接

O單將utasdos2

引DFeNdle③/

4R制到nDRGVCRS

7653210T為iP

DDDDDDDD控接P3

KU/U/U/U/U/U/UU/B連③，2ni123456.3

C654321/9NSSP.

A55555504線圖2

111111511OUP

MC2跳視圖

DMMMMMMMM.正

03.NI

32P口

PB圖接

S單2

U條/②

S分

2P4VAXzix

EgElnEEE用為

需②，

時

卬口圖

I用局

I接使

盤布

，2/

陽鍵域S

、

目

SIDM目ssmlD1區(qū)P

/k標為

D立

鼠①

2/獨,

S為3.

P3.

2

.2圖

3.VGA接口

-R

一

-一M37

P1M13￡

—

M13C

—J

5Md4c

1'f—

'司Mr4r

t—

10出-

廣^IM14

出

—

M47

般1

—J

M4

般14

f—

^eTMf41

1l—~

M14

M—4

~r一7

f一

l一

1JLp3

fA

VJ

圖2.3.4VGAft□

RGB各為3位的8階顏色組成8X8X8的256色階的VGA顯示接口，對應I/O接口配置如下:

I23456789IOll

g2zCM