《电子系统设计》实验指导书10版.doc

《电子系统设计》
实验指导书

信息科学与工程学院

目录

实验一、电源设计
实验二、键盘消抖的VHDL实现
实验三、A/D转换的VHDL实现
实验四、D/A转换的VHDL实现
实验五、SOPC入门实验（教材）
实验六、秒表实验（教材）
实验七、LED按键实验（教材）

实验一、电源设计
实验目的：
1掌握用PROTEL绘制设计电源原理图
2、设计直流稳压5V\12V电源
实验内容：
1、绘制出自己设计的原理图
2、PCB图

辅导学生PROTEL的使用
绘制原理图和PCB图

检查学生的设计，并给予改正
检查学生的设计图，并给出成绩

实验二、键盘消抖的VHDL实现

实验目的：
了解按键键盘的前沿抖动和后沿抖动的特性，利用状态机的编程原理实现键盘消抖

二、实验要求：
编写键盘消抖程序，在CPLD开发版上下载实现以下功能：
键盘KEY0每按下一次，一位数码管的显示值加1，数码管的显示数字以十六进制表达，加到F后再加时显示0。
学生应绘制编程原理的状态转换图，编写VHDL程序，并下载到开发板上实现以上功能。

三、相关原理：
CPLD开发板上的键盘电路：
开发版采用独立键盘设计，电路原理如下：

键盘抖动的特性：当键盘按下或抬起时，会发生抖动如下图所示：

针对键盘的抖动特性，可利用状态机描述一个完整的按键过程：
状态0：没有按键的状态
状态1：可能有键按下，但没有稳定的状态
状态3：确切有键按下
状态4：可能键盘抬起，但没有稳定的状态

4、引脚序号：参见附录
实验三、A/D转换的VHDL实现

一、实验目的：
了解A/D转换的基本原理，熟悉ADC0809的工作特性与时序，利用状态机的编程原理实现A/D转换。

二、实验要求：
编写针对ADC0809的A/D转换程序，在CPLD开发版上下载实现以下功能：
当用螺丝刀调整电位器时，两位数码管将显示检测点的电压转换值。
学生应绘制编程原理的状态转换图，编写VHDL程序，并下载到开发板上实现以上功能。

三、相关原理：
1、CPLD开发板上的A/D转换电路
实验时，应短路J6、J8、J9，使ADC0809的Vin0可以检测到电位器中间点的电压值，并使参考电压为5V和GND。请注意，由于在开发板上共用了数据总线，因此应将开发版上的拨码开关均拨到上拉为1的位置。

2、ADC0809的工作时序

3、针对键盘的抖动特性，可利用状态机描述一次转换过程：
状态0：待机状态
状态1：启动转换状态
状态3：等待EOC提示转换结束状态
状态4：读数据状态，发送OE，适当延迟后可读数据

4、引脚序号：参见附录

实验四、D/A转换的VHDL实现

一、实验目的：
了解D/A转换的基本原理，熟悉DAC0832的工作特性与时序，利用查找表的编程原理实现某一特定波形的输出。

二、实验要求：
编写针对DAC0832的D/A转换程序，在CPLD开发版上下载实现以下功能：
必做：在DAC0832的输出端产生一个锯齿波，利用示波器观察检验产生的波形（波形的频率等特征不作要求）；
选作：在DAC0832的输出端产生一个正弦波，利用示波器观察检验产生的波形（波形的频率等特征不作要求）；
学生应了解编程的原理，编写VHDL程序，并下载到开发板上实现以上功能。

三、相关原理：
1、CPLD开发板上的D/A转换电路

2、ADC0809的工作原理:
当片选信号CS0832为低，写信号WR0832为低时，DAC0832即可将数据线上的数据转换为模拟信号，在本电路中，参考电压为+5V，模拟地为GND。转换的结果反映在Iout1和Iout2的输出的电流上，在电阻R32两端即可得到相应的电压值，当数据线上的数据变化时，利用示波器可观察R32两端的电压变化。

3、“查找表”的编程思想:
事先按等时间间隔计算所每个周期时间点需转换电压所对应的数字值，并编制成表格，即所谓的“查找表”，当时间周期中该时刻到来时，在“查找表”中找到该数字值并将其输出到数据线上，即可在DAC0832的输出端得到所需电压。

附录：CPLD开发板的引脚序号：
名称引脚SW2(D2)44发光二极管SW3(D3)41L150SW4(D4)39L252SW5(D5)40L351SW6(D6)37L455SW7(D7)35L546SW8(D8)36L645串行通信L748TXD175L847RXD169键盘TXD271KEY111RXD279KEY214A/D转换（ADC0809）KEY318CLOCK72KEY420A65KEY533B67KEY624C66KEY725EN70KEY831EOC68KEY913START63KEY1015D/A转换