[實用新型]一種單片機與CPLD協同設計實驗系統

有效

• 申請號: 201020644312.3
• 申請日: 2010-12-07
• 公開（公告）號: CN202171888U
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 劉昶;孫麗梅
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 李樞

技術領域：

本實用新型涉及一種電子設計應用教學實驗系統，特別提供了一種單片機與CPLD協同設計的教學實驗系統。?

背景技術：

現有的電子設計實驗系統大都是以某單一器件，如單片機、CPLD或FPGA為核心器件，其他外圍電路均圍繞該核心器件進行連接，形成單片機實驗系統或EDA實驗系統，基于這些實驗系統只能進行單片機實驗或EDA實驗。由于單片機擅長進行事務處理，CPLD擅長進行邏輯處理，因此基于單片機與CPLD進行協同設計已經成為當前電子設計的趨勢之一?，F有的某些綜合性實驗系統，如李慶等研制的“基于S51單片機與CPLD的綜合實驗系統”(見《電氣電子教學學報》2009年6月，第31卷第3期，75-77頁)、程瓊等研制的“基于ISP技術的單片機與CPLD實驗系統”(見《實驗科學與技術》2009年2月，第7卷第1期，71-72頁)中雖然同時具有單片機和CPLD器件，但這些實驗系統仍然采用單片機和CPLD分別連接外圍電路的方式，因此不能充分體現單片機與CPLD的各自優勢，無法進行比較全面的單片機與CPLD協同設計實驗。?

實用新型內容：

本實用新型的目的就在于克服上述缺陷，提供了一種單片機與CPLD協同設計教學實驗系統，以該實驗系統為硬件平臺，可進行單片機與CPLD協同設計的實驗或電子工程設計。在此方案中，單片機作為核心芯片只與另一核心芯片CPLD進行連接，所有的外圍功能電路均只與CPLD電路進行連接，不與單片機電路連接。基于這種結構的電子系統中，單片機只進行事務處理，不進行任何接口時序或邏輯處理，所有的時序和邏輯處理均由CPLD完成，CPLD被設計成單片機的一個協處理器，采用這種結構可使單片機節省大量的機時用于處理更復雜的事務，充分發揮單片機和CPLD的各自優勢，最終實現簡化系統設計的目的。?

采用的技術方案是：?

一種單片機與CPLD協同設計的教學實驗系統，包括單片機電路和CPLD電路，單片機電路接單片機編程電路，CPLD電路接CPLD編程電路，CPLD電路接時鐘源電路、A/D轉換電路、靜態存儲器電路、EEPROM電路、異步串行通信電路、USB接口電路、溫度測量電路、紅外發送電路、紅外接收電路、LED靜態顯示電?路、LED動態顯示電路、矩陣鍵盤電路、蜂鳴器控制電路、繼電器控制電路、光電耦合輸出電路的信號輸入端連接。?

在此方案中單片機電路中的單片機芯片采用AT89S51/52、CPLD電路中的CPLD芯片采用XCR3256TQ144、USB接口電路中的USB接口芯片采用FT245BL。?

除單片機編程電路外，單片機電路不與任何外圍電路連接，只與CPLD電路連接，單片機采用外部數據通信的方式與CPLD進行數據交換，即使用MOVX?DPTR，A指令向CPLD發送數據，使用MOVX?A，DPTR指令從CPLD讀取數據。CPLD根據單片機外部數據訪問的時序實現與單片機的數據交換，并根據單片機指令控制相應的外圍器件，實現相應的功能。采用這種方式，CPLD作為單片機與外圍電路的橋梁，被設計成單片機的協處理器，借助于該協處理器，單片機只用一條指令就可實現對外圍器件的控制，可大幅節約單片機的機時。?

本實用新型的有益效果在于：?

1、能夠發揮單片機與CPLD各自優勢，綜合運用單片機技術和EDA技術，可簡化電子系統設計；?

2、單片機與CPLD均可現場編程，系統使用方便靈活；?

3、電路模塊齊全、可靠性好，可進行多種單片機協處理器設計實驗，如：LED動態顯示協處理器、矩陣鍵盤協處理器、靜態存儲器訪問協處理器、異步串行通信協處理器、A/D轉換協處理器、EEPROM訪問協處理器、USB接口協處理器、溫度測量協處理器、紅外發送/接收接口協處理器等；?

4、配合軟件不僅能滿足教學的需要，還能直接進行電子工程應用設計。?

附圖說明：

圖1是本實用新型的電路結構圖。?

具體實施方式：

在圖1中，電源電路20提供+5V和+3.3V直流電源，供其它模塊電路使用；單片機電路1中的單片機芯片采用AT89S51/52，其32根I/O引腳以及ALE、XTAL1引腳均連接到CPLD電路2，并由CPLD電路為其提供工作時鐘；CPLD電路2中的CPLD芯片采用XCR3256TQ144；?