【ZXS-1型數(shù)字電路實驗箱】

　　功能/作用介紹

　　簡介

　　該實驗平臺集成了大量的數(shù)字系統(tǒng)接口與芯片，學(xué)生可以在裝置上完成所有的基礎(chǔ)實驗、進階實驗以及部分的數(shù)字圖像處理實驗。為學(xué)生的課內(nèi)實驗、課外科創(chuàng)、科研訓(xùn)練提供硬件平臺。

　　ZXS-1型數(shù)字電路實驗箱先后生產(chǎn)95套，該實驗平臺的硬件資源包括：

　　ATERA公司的Cyclone II系列的FPGA芯片EP2C5Q208 C8N、Max II系列的CPLD芯片EPM240T100C5N;

　　晶振為FPGA提供時鐘主頻，頻率為50M;

　　SDRAM為Hynix Semiconductor公司的HY57V641620容量為8M，可以用來暫存數(shù)據(jù);

　　FLASH為Advanced Micro Devices公司的AM29LV160D容量為2M，可以用來存儲數(shù)據(jù);

　　八位共陽數(shù)碼管、交通燈、撥碼開關(guān)、獨立按鍵、矩陣按鍵、蜂鳴器、揚聲器;

　　PS2接口、VGA接口、USB接口、串行接口、SD卡接口;

　　并行AD轉(zhuǎn)換器ADC0804、串行AD轉(zhuǎn)換器TLC549、并行DA轉(zhuǎn)換器DAC0832、串行DA轉(zhuǎn)換器TLC5620;

　　溫度傳感器DS18B20、紅外接收傳感器HS0038、數(shù)字時鐘電路DS1302、I2C存儲電路AT24C02、直流電機、步進電機;

　　彩色液晶、1602液晶、12864液晶;

　　該實驗平臺通過5V2A開關(guān)電源供電，使用自制的USB-BLASTER下載，通用性更強。

　　在此硬件實驗箱上，學(xué)生可以完成由彩燈、數(shù)碼管、按鍵、開關(guān)、揚聲器等基礎(chǔ)元件構(gòu)成的課內(nèi)基礎(chǔ)實驗;也可以完成由PS2接口，串行接口，并行串行AD、DA等接口電路與芯片構(gòu)成的進階實驗;甚至可以通過FPGA核心系統(tǒng)板上的FLASH、SDRAM與彩色液晶實現(xiàn)數(shù)字圖像處理的實驗。

　　配合實驗箱編寫名為《數(shù)字電子計數(shù)實踐教程》的實驗指導(dǎo)書。該指導(dǎo)書提供了大量的圖形設(shè)計實例、語言設(shè)計實例、電路原理圖，為學(xué)生的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計開闊眼界、提供思路。實驗選題從組合邏輯電路、時序邏輯電路的設(shè)計到綜合邏輯電路的設(shè)計，最后到進階實驗選題，逐漸提高選題的難度。其中前三組選題是在數(shù)字電路的基礎(chǔ)單元實驗中完成的，每組選題都設(shè)定了不同的難度。學(xué)生在選題時可以根據(jù)興趣，同時結(jié)合自身實際情況，選取不同的選題。進階實驗選題，是針對學(xué)有余力的同學(xué)制定的，利用數(shù)字電路實驗箱中的擴展功能，完成一些較為復(fù)雜的控制和設(shè)計。學(xué)生可以選擇獨立完成或者以小組團隊的形式完成，在此基礎(chǔ)上完成科研訓(xùn)練計劃和團委立項等課外科創(chuàng)活動。

　　組合邏輯電路設(shè)計選題：表決器、全減器、函數(shù)發(fā)生器、加法器、血型檢測器、多用戶呼叫系統(tǒng)、代碼轉(zhuǎn)換器、數(shù)值比較器、汽車轉(zhuǎn)向燈控制器。

　　時序邏輯電路設(shè)計選題：循環(huán)碼計數(shù)器、循環(huán)檢測報警器、序列脈沖檢測器、加減可逆計數(shù)器、多進制計數(shù)器、扭環(huán)形計數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲控制器、定時器、搶答器。

　　綜合邏輯電路計選題：彩燈控制器、累加器、m序列發(fā)生器、點陣顯示控制器、乘法器、數(shù)字鐘、簡單計算器、交通燈自動控制器、自動售票機。

　　進階實驗選題：多功能波形發(fā)生器、矩陣鍵盤控制器、并行模數(shù)控制器、串行模數(shù)控制器、PS2鍵盤識別器、串行接口控制器、紅外信號接收器、字符液晶控制器、步進電機控制器、直流電機控制器、并行數(shù)模轉(zhuǎn)換器、串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器、I2C總線控制器、溫度檢測器、VGA顯示器控制器。

　　經(jīng)過多年的學(xué)實踐，ZXS-1型數(shù)字電路實驗箱廣泛應(yīng)用于電子電路實驗2、電子電路實驗3、VHDL語言及應(yīng)用等本碩課程，為電子大賽、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)提供了必要的硬件保障，為部分科研工作的前期準(zhǔn)備工作提供了有力支撐。

　　另外該實驗平臺還發(fā)揮了以下功能：

　　1、建構(gòu)了具有工程氛圍的教學(xué)環(huán)境，以項目為基礎(chǔ)的教學(xué)方法提高學(xué)生的工程實踐能力。編寫的實驗教材中羅列了大量設(shè)計實例為學(xué)生開拓設(shè)計思路，為學(xué)生課外學(xué)習(xí)提供理論指導(dǎo)。引入先進的實驗手段，學(xué)生可在平臺上完成SOPC系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試，能進一步解決復(fù)雜的工程問題。

　　2、實驗平臺各模塊即可獨立完成實驗，也可以互相配合完成更大規(guī)模的進階實驗，采用支架式教學(xué)模式，精心設(shè)置實例，精煉選題規(guī)模。以學(xué)生前概念為基礎(chǔ)精選實驗選題，在課堂上引起學(xué)生共鳴，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。選題設(shè)置環(huán)環(huán)相扣、由淺入深，使學(xué)生做到溫故知新。從而引導(dǎo)學(xué)生從爬“支架”到自己搭建“支架”，進而培養(yǎng)學(xué)生獨立探索的學(xué)習(xí)能力。

　　3、實驗平臺豐富的硬件資源，提高學(xué)生課外科技創(chuàng)新的普遍性，構(gòu)建多層次的課外科技活動。實驗教師可以量體裁衣、因材施教，保證學(xué)生高速的學(xué)習(xí)效率，真正做到了分層次學(xué)習(xí)。

　　作品名稱：ZXS-1型數(shù)字電路實驗箱

　　完成單位：哈爾濱工程大學(xué)信息與通信工程學(xué)院電工電子實驗教學(xué)中心