[实用新型]数字系统设计教学平台

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及电子技术实验教学装置领域，具体为一种数字系统设计教学平台。

(二)背景技术

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。

数字系统的教学如果是教师课堂演示，学生以听为主方式，很难让学生真正认识可编程逻辑器件，也难以学会各种数学电路的设计。但是，传统数字系统的实验箱，很大且笨重，各种单片机芯片、显示电路、驱动电路和电源等，实验时均需要用导线一一连接，接线复杂、学生往往在硬件接线上花费大部分的时间，并不能把精力主要放在数字系统的逻辑运算和逻辑处理的设计上，且因连线等，使硬件方面很容易出现问题，学生无法及时发现电路设计缺陷所在。

现有数字系统实验箱的单片机或处理器的芯片，基本只配有并口作为数据输入接口，而现在的电脑的输出端已很少采用并行接口，使实验箱与电脑的连接困难，与现在最普遍采用的USB接口的存储设备连接也很难。

另外现有的每种实验箱只能适用于一种数字系统设计课程，有关数字系统的课程有数字逻辑电路，电子设计自动化(EDA)、单片机应用、智能仪器以及微机控制等，需要一一配置专用实验箱。目前市场上的各种实验箱单价一般为几千元，数门课程的实验箱总价就比较可观。很难让每个学生在实验课上有一个自己的实验箱作为开发平台，这样的实验课程无法调动学生的主观能动性，仍难以改变被动学习的状态，影响学生体验并掌握先进的数字系统设计，也不利于培养学生的自主创新能力和动手能力。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种数字系统设计教学平台，其中含有复杂可编程逻辑器件芯片和单片机芯片，并配有数模、模数转换电路和显示电路及多种输入电路，均连接在印刷电路板上，可用于进行数字系统设计。

本实用新型设计的数字系统设计教学平台包括中心处理器及与之连接的电源模块、印刷电路板、组件插接孔；中心处理器为复杂可编程逻辑器件芯片(CPLD芯片)和/或单片机芯片，中心处理器还接有AD转换电路，DA转换电路，通信电路。中心处理器的相关引脚分别经印刷电路板与电源模块，AD转换电路，DA转换电路，通信电路连接，中心处理器的多个信号输入引脚还经印刷电路板连接各信号输入接口电路，各输入接口电路连接面板上的输入组件插接孔。中心处理器的多个输出引脚还经印刷电路板连接各输出驱动电路，各输出驱动电路连接面板上的输出驱动部件插接孔；通信电路接有USB接口，还可有串行接口。

复杂可编程逻辑器件芯片和/或单片机芯片的各相关引脚、各输入接口电路的输入端、各输出驱动电路的输出端分别连接处于面板上的各测试点。

使用时可以在电脑上编制复杂可编程逻辑器件芯片和/或单片机的程序，通过串行接口或USB接口下载到本教学平台的中心处理器。在本教学平台的相关输入组件插接孔上插接程序所需的输入组件，在输出接口上插接程序所需的程序结果驱动部件，便可进行数字逻辑电路、电子辅助设计(EDA)技术及其应用、单片机原理及应用、智能仪器课程以及微机控制原理等课程的实验操作。

本教学平台的中心处理器连接的输入接口电路为按键输入电路、拨码开关输入电路、计时电路和温度采集电路中的一种或多种。还可根据需要接入其它输入接口电路。

按键输入电路连接面板上的按键组件插接孔，在按键组件插接孔上插接按键组件，即可通过按键选择中心处理器内的程序或修改程序内的数据。

拨码开关输入电路连接面板上的拨码开关组件插接孔，在拨码开关插接孔上插接拨码开关组件，即可通过拨码开关选择中心处理器内的程序或修改程序内的数据。

温度采集电路连接面板上的温度传感器插接孔，在温度传感器插接孔上插接温度传感器，即可通过温度传感器向中心处理器输入温度信号。

计时电路连接面板上的计时电路芯片插接孔，在计时电路芯片插接孔上插接计时电路芯片，即可通过计时电路芯片向中心处理器输入时间信号。

本教学平台的中心处理器接有的输出信号驱动电路为数码管驱动电路、发光二极管电路、点阵电路、液晶屏显示电路、步进电机驱动电路和蜂鸣器驱动电路中的一种或多种。还可根据需要接入其它输出信号驱动电路。

数码管驱动电路连接面板上的数码管插接孔，在数码管插接孔上插接数码管，中心处理器程序运算后即可在数码管上显示程序运算结果。

发光二极管电路连接面板上的发光二极管组件插接孔，在发光二极管组件插接孔上插接发光二极管组件，中心处理器程序运算后即可在发光二极管上显示程序运算结果。