[实用新型]一种单片机与CPLD协同设计实验系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种电子设计应用教学实验系统，特别提供了一种单片机与CPLD协同设计的教学实验系统。 

背景技术：

现有的电子设计实验系统大都是以某单一器件，如单片机、CPLD或FPGA为核心器件，其他外围电路均围绕该核心器件进行连接，形成单片机实验系统或EDA实验系统，基于这些实验系统只能进行单片机实验或EDA实验。由于单片机擅长进行事务处理，CPLD擅长进行逻辑处理，因此基于单片机与CPLD进行协同设计已经成为当前电子设计的趋势之一。现有的某些综合性实验系统，如李庆等研制的“基于S51单片机与CPLD的综合实验系统”(见《电气电子教学学报》2009年6月，第31卷第3期，75-77页)、程琼等研制的“基于ISP技术的单片机与CPLD实验系统”(见《实验科学与技术》2009年2月，第7卷第1期，71-72页)中虽然同时具有单片机和CPLD器件，但这些实验系统仍然采用单片机和CPLD分别连接外围电路的方式，因此不能充分体现单片机与CPLD的各自优势，无法进行比较全面的单片机与CPLD协同设计实验。 

实用新型内容：

本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，提供了一种单片机与CPLD协同设计教学实验系统，以该实验系统为硬件平台，可进行单片机与CPLD协同设计的实验或电子工程设计。在此方案中，单片机作为核心芯片只与另一核心芯片CPLD进行连接，所有的外围功能电路均只与CPLD电路进行连接，不与单片机电路连接。基于这种结构的电子系统中，单片机只进行事务处理，不进行任何接口时序或逻辑处理，所有的时序和逻辑处理均由CPLD完成，CPLD被设计成单片机的一个协处理器，采用这种结构可使单片机节省大量的机时用于处理更复杂的事务，充分发挥单片机和CPLD的各自优势，最终实现简化系统设计的目的。 

采用的技术方案是： 

一种单片机与CPLD协同设计的教学实验系统，包括单片机电路和CPLD电路，单片机电路接单片机编程电路，CPLD电路接CPLD编程电路，CPLD电路接时钟源电路、A/D转换电路、静态存储器电路、EEPROM电路、异步串行通信电路、USB接口电路、温度测量电路、红外发送电路、红外接收电路、LED静态显示电 路、LED动态显示电路、矩阵键盘电路、蜂鸣器控制电路、继电器控制电路、光电耦合输出电路的信号输入端连接。 

在此方案中单片机电路中的单片机芯片采用AT89S51/52、CPLD电路中的CPLD芯片采用XCR3256TQ144、USB接口电路中的USB接口芯片采用FT245BL。 

除单片机编程电路外，单片机电路不与任何外围电路连接，只与CPLD电路连接，单片机采用外部数据通信的方式与CPLD进行数据交换，即使用MOVX DPTR，A指令向CPLD发送数据，使用MOVX A，DPTR指令从CPLD读取数据。CPLD根据单片机外部数据访问的时序实现与单片机的数据交换，并根据单片机指令控制相应的外围器件，实现相应的功能。采用这种方式，CPLD作为单片机与外围电路的桥梁，被设计成单片机的协处理器，借助于该协处理器，单片机只用一条指令就可实现对外围器件的控制，可大幅节约单片机的机时。 

本实用新型的有益效果在于： 

1、能够发挥单片机与CPLD各自优势，综合运用单片机技术和EDA技术，可简化电子系统设计； 

2、单片机与CPLD均可现场编程，系统使用方便灵活； 

3、电路模块齐全、可靠性好，可进行多种单片机协处理器设计实验，如：LED动态显示协处理器、矩阵键盘协处理器、静态存储器访问协处理器、异步串行通信协处理器、A/D转换协处理器、EEPROM访问协处理器、USB接口协处理器、温度测量协处理器、红外发送/接收接口协处理器等； 

4、配合软件不仅能满足教学的需要，还能直接进行电子工程应用设计。 

附图说明：

图1是本实用新型的电路结构图。 

具体实施方式：

在图1中，电源电路20提供+5V和+3.3V直流电源，供其它模块电路使用；单片机电路1中的单片机芯片采用AT89S51/52，其32根I/O引脚以及ALE、XTAL1引脚均连接到CPLD电路2，并由CPLD电路为其提供工作时钟；CPLD电路2中的CPLD芯片采用XCR3256TQ144；