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FC-SAE數電/摸電/EDA綜合實驗系統

 

 

 

本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。

一、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。

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。

二、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。

(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(根據要求選擇)

(四)擴展實驗模塊區

1、集成電路擴展插座:可插實驗用IC芯片或ispPAC模塊。

2、面包板單元。

三、實驗內容:

(一)數字部分基本實驗: 

(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)四路優先判決電路實驗;       (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

(二)模擬部分實驗內容:

(1)分立元件電路實驗

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、射級跟隨器;         5、差動放大電路;    6、比例求和運算放大電路;

(2)集成運算放大電路

7、模擬運算電路

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;

8、積分與微分電路

①積分電路             ②微分電路          ③微積分電路;

9、波形發生電路

①方波發生器          ②占空比可調的矩形波發生器 

③三角波發生電路      ④鋸齒波發生電路;

10、有源濾波器

①低通濾波器          ②高通濾波器        ③帶阻濾波器;

11、電壓比較器

①過零比較器          ②反相滯回比較器    ③同相滯回比較器;

(3)其它實驗

12、集成電路RC正弦波振蕩;  13、集成功率放大器;      14、整流濾波與并聯穩壓電路;

15、串聯穩壓電路;           16、集成穩壓電路;        17、RC正弦波振蕩器;

18、LC振蕩器及選頻放大器;   19、電流/電壓轉換電路;   20、電壓/頻率轉換電路;

21、互補對稱功率放大器;     22、波形變換電路

(三)電路分析基本實驗:

1、常用電子元件的特性認識(2、3端元件);    2、伏安特性的測試;

3、受控源特性的研究;                        4、R、C電路特性;

5、1、2階電路的瞬態(時域)響應;            6、雙口網絡的研究。

(四)EDA實驗內容

 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  

 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

四、實驗系統配置

1、數電/模電/EDA實驗箱一臺(含電源) ,          2、交流電源線一根

3、在系統邏輯可編程模塊一塊(或多塊選配)     4、在系統模擬可編程模塊一塊(多塊選配)

5、并行下載電纜一根                           6、模擬電路實驗板一塊(多塊選配)

7、電壓表棒一支                               8、實驗指導書一套

9、實驗導線若干根

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