EDA课程设计已完成

EDA课程设计报告设计课题：基于51单片机的CPLD开发板专业班级：电子信息工程13-2学生姓名：迟士亮指导教师：林泽鸿设计时间：20150630基于51单片机的CPLD开发板引言..........................................................................................................................................III摘要..........................................................................................................................................IV绪论............................................................................................................................................1一．设计任务与要求.................................................................................................1二．方案设计与论证.................................................................................................1一：使用AVR单片机........................................................................................1二：51系列单片机.............................................................................................1三：单片机与epm7064之间通信.....................................................................1四：电源..............................................................................................................2五：通信编程部分..............................................................................................2六：CPLD时钟信号...........................................................................................2八：IO上拉电阻.................................................................................................2论证结果：..........................................................................................................2三．单元电路设计与参数计算.................................................................................2开发板硬件设计：..............................................................................................2四．总原理图及元器件清单.....................................................................................61．总原理图........................................................................................................61．元件清单（或程序清单）..........................................................................7五．安装与调试.........................................................................................................8六．性能测试与分析...............................................................................................10结论与心得..............................................................................................................................10参考文献..................................................................................................................................11基于51单片机的CPLD开发板III引言单片机以其控制功能强体积小价格低耗电省可靠性高等特点，嵌入式应用很广。而单片机学习门槛较高，涉及单片机软硬件知识，同时还要掌握几种软硬件工具平台，初学者要想快速入门单片机领域，往往需要一个好的硬件平台和大量易懂的实例。随着电子技术的不断发展，大规模集成电路的运用越来越普遍，用CPLD/FPGA来开发新产品是电子技术发展必然趋势。目前各高校逐步开设了单片机课程和可编程器件设计课程，而两门课程往往是独立开设，尤其是实验，而实验是检验理论正确与否的试金石，是学好两门课程的重要手段和方法。从而，切实满足初学者需要的实验板的开发成为了现实，而目前市场上针对初学者而开发的综合实验板价格高，体积大，操作烦琐，不易学习掌握。基于51单片机的CPLD开发板IV摘要为单片机和CPLD初学者提供一款经济实用型实验板,解决单片机和CPLD独立学习的问题,设计过程中个人知识能力的提升,以消费者的切实需要为原则，市场的需求明显。此款单片机加CPLD实验板是总结单片机和CPLD学习的经验，站在初学者的角度上而开发，将单片机与CPLD有机结合在一起，构建以单片机为主，CPLD为辅的电路系统设计方案，既可以独立用于单片机实验或CPLD实验，也可以用于单片机和CPLD综合应用的实验，打造出袖珍单片机CPLD学习板。尤其，集成了具有ISP功能的CPLD和ISP功能的单片机，为初学者节约了昂贵的编程器成本。关键字：51；CPLD；开发板；ISP基于51单片机的CPLD开发板1绪论一．设计任务与要求现在市场上关于单片机和CPLD的实验板很多，总体上来说设计不够专业，成本价格较高，功能单一，不能用于单片机和CPLD的综合应用实验，操作复杂利用率不高，但对于在校学生和电子爱好者这些消费者来说需求还很大，为此设计了单片机和CPLD开发板，解决单片机和CPLD独立学习的问题，设计过程中个人知识能力也能够得到提升。要求：1．实现51单片机的IO口拓展；2．实现CPLD的IO口拓展；3．实现51单片机与CPLD的通信；4.单片机的穿行通信及下载电路；5.CPLD的JTAG仿真电路；6.LED灯组显示；二．方案设计与论证一：使用AVR单片机是1977年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC（ReducedInstructionSetCPU）简单指令集高速8位单片机。AVR单片机可以广泛应用于计算机外围设备，工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器等各个领域。AVR的主要特性在于高可靠性，作用性强，高速度，低功耗和低价位，一直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场，赖以生存的必要条件，AVR单片机处理速度快，指令集广，内部资源广，便于后期的开发，但是大部分同学对AVR的使用不了解，无法在短时间内使用，与课程的没有交叉，只能作为课外拓展学习使用；二：51系列单片机优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的安位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。它的处理对象不是字或者字节而是位。他不光能对片内某些特殊功能寄存器的某位操作，如，除送，置位，清零，测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。虽然其他种类的单片机也具有位处理能力，但是能进行位逻辑运算的实属少见。51系列的片内RAM还可以特别的开辟一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H~2FH，它既可以做字节处理，也可以作为位处理，使用起来极其灵活，使用范围广，开发容易，并且与单片机的相关课程有交叉，便于理论与实践相结合，更加便于同学们使用；三：单片机与epm7064之间通信基于51单片机的CPLD开发板2通过并行方式通信，优点，通信IO口较多，编程方便，通信方式简单；缺点，占用的IO口较多，51的IO资源本身较少，无法实现其他的拓展功能，失去其开发板的实际意义；单片机与EPM7064之间通过穿行通信，拓展一组IO以实现并行通信，并且外部中断一，读写功能与CPLD进行通信，完全满足需求，别且节约了剩余的IO口可以实现其他的功能四：电源使用1117三端稳压芯片对整个系统供电，优点，1117性能稳定，技术成熟，便于使用；使用MicorUSB供电，优点小巧，电路简单，供电线在日常生活中随处可见，而且现在的电脑USB供电稳定不再需要稳压，就能够使整个系统稳定的工作，不会出现明显的电压波动，比较过后使用micorUSB对整个系统供电，搭配圆头插孔，这样既做到了方便快捷的使用，又满足了系统稳点的需求；五：通信编程部分使用USB下载电路搭配ch340usb电压转换模块，优点在于下载方便，便捷，现在大部分台式机或者笔记本电脑都有USB接口，下载器及驱动也较稳定，缺点，下载电路相对复杂，以前没有搭建过此电路，易出现未知的问题，对整体的使用容易造成麻烦，使用9针串口下载方式搭配max232电平转换芯片，优点在于，技术成熟，电路简单，使用方便，不易出现不稳定的问题，而且CPLD可以与51通过跳线的方式共用串口，经过比较使用串口下载方式；六：CPLD时钟信号共用51时钟，电路简单，减小了pcb的整体面积，单共用，稳定性不够好，一旦出现问题，两个芯片都将不能工作，而且不容易检查错误，使用有源晶振给CPLD提供时钟信号，无源晶振提供51单片机时钟信号，两个芯片之间都有独立的时钟，互不干扰出现问题便于及时检查，方便及时解决问题；八：IO上拉电阻1.使用独立0805封装电阻作为led的上拉电阻。2.使用阻排作为led的上拉电阻。阻排使用方便，一次成型，焊接方便，降低了错/论证结果：经过总体论证，得出如下结论：1.使用使用stc89c52作为整个系统的主控制芯片。2.主控芯片与CPLD之间通过穿行通信，一组并行，扩展部分P3口的方式进行通信，这样做总体性价比较高。3.使用MicorUSB对整个系统供电。4.使用串口作为芯片的下载电路，CPLD用JTAG（jointTestactio