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自动化电子设计论文

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1电子设计自动化实验系统的设计开发

1.1实验系统的内容

该电子设计自动化实验系统,不仅要能够实现基本数字电路功能,而且还要能够实现部分中规模和大规模的数字电路功能。具体设计内容包括以下这些:(1)数字时钟的设计。(2)LED16×16点阵控制器的设计。(3)数字频率计的设计。(4)实现抢答器数字系统。(5)实现电子密码锁数字系统。(6)实现三色交通指挥灯控制器的数字系统。(7)实现简易电子琴的数字系统。(8)实现三层电梯控制器的数字系统。

1.2实验系统的设计方案

该电子设计自动化实验开发系统是基于FPGA/CPLD器件,主要包括四部分,即信号发生模块、输出信息的显示模块、扩展模块、FPGA/CPLD芯片通用适配座及芯片编程下载电路。该实验系统设计,采用了通用适配板与系统功能板分离的结构方式。通用适配板具有完整的下载电路,既可插在系统功能底板上使用,也可单独工作。

1.3实验系统的电路设计

根据电路功能,将其划分为两部分,即通用适配板电路和系统功能板电路。这两部分通过芯片适配接口进行连接。1.3.1系统功能板电路设计系统功能板电路设计如图1,下面是各个模块的介绍:(1)7段数码管模块,用于实现各种数字显示,例如计数器计数结果的显示、频率计的频率显示、数字钟表的时问显示及抢答器的倒计时显示等。(2)红绿灯电路模块,用于红绿灯的电路实验。(3)LED指示电路模块,用来显示组合逻辑电路实验的输出电平的高低。(4)点阵模块,用来显示点阵输出。(5)时钟电路,提供时序逻辑电路的CLK。(6)状态机电路,由FPGA相应的I/O口和状态指示电路组成,用于序列信号发生器、告警器等的设计。(7)蜂鸣器模块。一部分是音乐片电路,当有人抢答时该电路可以放一小段音乐来告知有人抢答;第二部分是电子琴电路,由FPGA送出一定的乐谱频率,在扬声器上发出相应的谱音。音乐片和电子琴电路通过一个DIP2的拨动开关来选择。(8)键盘电路模块,该模块用于选择电子琴的数字系统实验、抢答器数字系统实验、电子密码锁数字系统实验等实验项目。(9)DIP开关电路,提供输入端的高、低电平。(10)液晶显示电路。2.3.2通用适配板的电路设计通用适配板由CPLD芯片、下载电路、扩展接口电路等部分组成。通用适配板结构框图见图2。

2结束语

本文的电子设计自动化实验系统不仅适合初学者做验证性实验,而且也能满足设计者自行设计逻辑电路。电子设计自动化实验系统作为数字电路自动化设计的工具,不仅可以使教师用作研究工具,也可以用于高校数字电路课程的实验教学。

作者:张会锋单位:陕西航空职业技术学院

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