一种电子设计竞赛培训平台的制作方法
一种电子设计竞赛培训平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种培训平台，特别是涉及一种电子设计竞赛培训平台。
【背景技术】
[0002]传统的电子设计竞赛培训平台以单片机为核心，三极管放大模块、运放模块、功率放大模块、编码解码模块、无线收发模块等各模块分布在单片机周围，对于此类型的培训平台，由于在进行电路设计时需要种类、数目繁多的芯片，因此需要花费大量的连接线连接各芯片，设计者相当于需要通过连接标准集成电路器件搭建电路板来实现系统功能，耗费大量时间连接电路，甚至会因为连接线的导通问题、质量问题耗费大量时间进行故障定位，后做出改进，将各模块通过连接件安装在底板上，实现了模块的可插拔，但仅能为故障定位提供便利，上述问题依旧存在，不能满足学生电子设计竞赛的培训需求；后出现的电子设计竞赛培训平台以FPGA为核心，包括其它功能模块，各功能模块通过插针、插座与FPGA模块连接，位置可互换、管脚顺序可定义，无需排线或飞线，但设计者是通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，此类型的电子设计培训平台完全依赖于设计者的硬件语言描述能力完成电子设计，且各个模块与FPGA之间的关系是固定不变的，使得设计者在电路设计的发挥上受到局限，不能充分体现设计者电子设计的能力。综上，最好能提出一种既能减少设计者连接电路和故障定位时间，又能充分体现设计者电子设计能力的电子设计竞赛培训平台ο
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供一种电子设计竞赛培训平台，解决现有电子设计竞赛培训平台过多耗费设计者连接电路和故障定位的时间，不能充分体现设计者电子设计能力的问题。
[0004]本实用新型通过以下技术方案解决上述问题:
[0005]一种电子设计竞赛培训平台，由箱体、底板和功能模块组成，所述底板固定于箱体底部，所述功能模块安装在底板上:
[0006]所述功能模块包括FPGA模块、扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块和转接模块；
[0007]所述FPGA模块与扩展接口模块连接；
[0008]所述扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块与转接模块连接。
[0009]作为改进，所述FPGA模块通过连接件与扩展接口模块连接。
[0010]作为改进，所述各功能模块分别通过连接件安装在底板上。
[0011]所述功能模块还包括程控放大模块，所述程控放大模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0012]所述I/O模块由LED灯、矩阵键盘、蜂鸣器、拨码开关、数码显示电路和液晶显示电路组成。
[0013]所述液晶显示电路为IXD1602和IXD12864均提供了接口。
[0014]所述FPGA模块的核心芯片为EP2C8Q208N。
[0015]所述单片机模块的核心芯片为MC9S12X128。
[0016]所述A/D模块的核心芯片为AD9220。
[0017]所述D/A模块的核心芯片为AD9764。
[0018]本实用新型的优点与效果是:
[0019]本实用新型公开了一种电子设计竞赛培训平台，既有FPGA模块，又有单片机模块，设计者可以选择性运用其中一种，或者两种的结合来设计电路，可根据需求对其它各功能模块进行组合，能完成或简单、或复杂的电路设计，具备灵活性，调试时还能缩小故障范围，为故障定位节省时间；还设置了转接模块，能避免耗费大量时间和精力在电路的连接上，解决了现有电子设计竞赛培训平台过多耗费设计者连接电路和故障定位的时间，不能充分体现电子设计能力的问题。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型硬件设计的框图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。
[0022]图1给出了本实用新型硬件设计的框图，在该实施方式中，一种电子设计竞赛培训平台，由箱体、底板和功能模块组成，底板固定于箱体底部，功能模块安装在底板上，其中，功能模块包括FPGA模块、扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块和转接模块，作为改进，功能模块还包括程控放大模块。
[0023]FPGA模块主要采用Altera公司的芯片EP2C8Q208N和配置芯片EPCS4。将FPGA模块的全部I/o 口引出，通过连接件与扩展接口模块连接。
[0024]EP2C8Q208N芯片的等效门数为42万，内部有90KB的存储容量，6K个逻辑单元，2个PLL，成本低、容量大，且具有更多其它特殊性能。
[0025]EPCS4是一种串行配置器件，具备在系统可编程(ISP) ,flash存储器访问接口、小外形集成电路(SOIC)封装等高级特征，是业界第一个真正的低成本解决方案，其ISP能力，提高了电路设计的灵活性，还能大容量存储闪存访问，其小外形封装节省了宝贵的电路板面积，EPSC4的存储器容量为4Mbit，工作电压为2.7?3.6V，可在JTAG和AS模式下载程序。
[0026]扩展接口模块连接了 FPGA模块的全部I/O 口，在进行电子设计时，可以通过扩展接口模块，和/或利用连接线实现功能模块与FPGA模块的连接，扩展接口模块采用了标准IDC插针。扩展接口模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0027]在输入信号送到A/D模块前，需经程控放大模块进行衰减或放大调整，使得输入信号落在A/D模块的输入电压范围内，以便测量和观察。程控放大模块的增益平坦度务必要好，本实用新型选用LM6172高速双运算放大器，带宽为100MHz，转换速率3000ν/μ8，每通道消耗电流2.3mA，输出电流可达50mA。程控放大模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0028]A/D模块包括两个AD9220高速模/数转换芯片，AD9220的转换速率为40Msps，能满足高速数据采集与处理的需求。A/D模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0029]D/A模块包括两个AD9764高速数/模转换芯片，AD9764的转换速率为105Msps，能满足高速信号产生的需求。D/A模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0030]I/O模块由LED灯、矩阵键盘、蜂鸣器、拨码开关、数码显示电路和液晶显示电路组成。液晶显示电路为IXD1602和IXD12864均提供了接口。I/O模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0031]单片机模块的核心芯片为16位单片机MC9S12XS128，该型号单片机的总线速度达40Mhz，可配置8位、10位、12位ADC，3 μ s的转换时间，内嵌MSCAN模块，增强型SCI模块和SPI模块，有着出色的低功耗特性，具有速度快、功能强、功耗低、成本低的特点。单片机模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0032]转接模块设有通信连接线路，可以实现各功能模块之间的不同的连接关系，在更改功能模块间的连接方式时，无需依赖、或者无需完全依赖更改连接线，使得模块间的连接方式更简单，避免耗费大量时间和精力在电路的连接上，为设计者硬件和软件的设计能力的发挥提供了条件。转接模块与A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块和扩展接口模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0033]使用本实用新型提供的电子设计竞赛培训平台，既可以做简单的电子设计竞赛培训，如波形发生器、电压采集、蜂鸣器声响频率控制等，又可以做复杂的电子设计竞赛培训，如数字存储示波器、数字相位测量仪、数字频率计等，可以满足不同水平的电子设计竞赛培训需求。
[0034]设计波形发生器，主要使用FPGA模块、DA模块和转接模块。通过硬件和软件对转接模块进行设置，还可以根据需要使用连接线做完善，将FPGA模块的数据输出端与DA模块的数据输入端连接，FPGA模块运用了计数器和存储器，经处理后的数据信号通过DA模块转换为模拟信号输出，运用示波器可以观测该模拟信号。
[0035]设计数字存储示波器，主要使用程控放大模块、AD模块、FPGA模块、单片机模块、1模块和转接模块。同样，通过硬件和软件对转接模块进行设置，还可以根据需要使用连接线做完善，I/o模块的矩阵键盘的输出端与单片机模块连接，单片机模块与FPGA模块连接，FPGA模块与AD模块连接，AD模块连接与程控放大模块，FPGA与I/O模块的液晶显示电路连接，工作原理如下:在矩阵键盘设置参数，由单片机模块根据参数控制程控放大模块的放大倍数，被测信号经程控放大模块处理后输入至AD模块，单片机给FPGA模块发出控制命令，由FPGA模块控制AD采集速率，读取并存储AD采集到的信号数据，信号数据经过FPGA模块处理后输出至液晶显示电路显示。
【主权项】
1.一种电子设计竞赛培训平台，由箱体、底板和功能模块组成，所述底板固定于箱体底部，所述功能模块安装在底板上，其特征在于: 所述功能模块包括FPGA模块、扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块和转接模块； 所述FPGA模块与扩展接口模块连接； 所述扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块与转接模块连接。2.根据权利要求1所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述FPGA模块通过连接件与扩展接口模块连接。3.根据权利要求1所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述各功能模块分别通过连接件安装在底板上。4.根据权利要求1所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述功能模块还包括程控放大模块，所述程控放大模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述I/o模块由LED灯、矩阵键盘、蜂鸣器、拨码开关、数码显示电路和液晶显示电路组成。6.根据权利要求5所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述液晶显示电路为IXD1602和IXD12864均提供了接口。7.根据权利要求6所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述FPGA模块的核心芯片为EP2C8Q208N。8.根据权利要求7所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述单片机模块的核心芯片为MC9S12X128。9.根据权利要求8所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述A/D模块的核心芯片为AD9220。10.根据权利要求9所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述D/A模块的核心芯片为AD9764。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电子设计竞赛培训平台，既有FPGA模块，又有单片机模块，设计者可以选择性运用其中一种，或者两种的结合来设计电路，且其它的功能模块如扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块均与转接模块连接，且均分别通过连接件安装在底板上，可根据需求进行组合，能完成或简单、或复杂的电路设计，具备灵活性，还能缩小故障范围，为故障定位节省时间，设置的转接模块，能避免耗费大量时间和精力在电路的连接上，解决了现有电子设计竞赛培训平台过多耗费设计者连接电路和故障定位的时间，不能充分体现电子设计能力的问题。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN204650856
【申请号】CN201520315217
【发明人】李德明
【申请人】桂林电子科技大学信息科技学院
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月15日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种培训平台，特别是涉及一种电子设计竞赛培训平台。
【背景技术】
[0002]传统的电子设计竞赛培训平台以单片机为核心，三极管放大模块、运放模块、功率放大模块、编码解码模块、无线收发模块等各模块分布在单片机周围，对于此类型的培训平台，由于在进行电路设计时需要种类、数目繁多的芯片，因此需要花费大量的连接线连接各芯片，设计者相当于需要通过连接标准集成电路器件搭建电路板来实现系统功能，耗费大量时间连接电路，甚至会因为连接线的导通问题、质量问题耗费大量时间进行故障定位，后做出改进，将各模块通过连接件安装在底板上，实现了模块的可插拔，但仅能为故障定位提供便利，上述问题依旧存在，不能满足学生电子设计竞赛的培训需求；后出现的电子设计竞赛培训平台以FPGA为核心，包括其它功能模块，各功能模块通过插针、插座与FPGA模块连接，位置可互换、管脚顺序可定义，无需排线或飞线，但设计者是通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，此类型的电子设计培训平台完全依赖于设计者的硬件语言描述能力完成电子设计，且各个模块与FPGA之间的关系是固定不变的，使得设计者在电路设计的发挥上受到局限，不能充分体现设计者电子设计的能力。综上，最好能提出一种既能减少设计者连接电路和故障定位时间，又能充分体现设计者电子设计能力的电子设计竞赛培训平台ο
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供一种电子设计竞赛培训平台，解决现有电子设计竞赛培训平台过多耗费设计者连接电路和故障定位的时间，不能充分体现设计者电子设计能力的问题。
[0004]本实用新型通过以下技术方案解决上述问题:
[0005]一种电子设计竞赛培训平台，由箱体、底板和功能模块组成，所述底板固定于箱体底部，所述功能模块安装在底板上:
[0006]所述功能模块包括FPGA模块、扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块和转接模块；
[0007]所述FPGA模块与扩展接口模块连接；
[0008]所述扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块与转接模块连接。
[0009]作为改进，所述FPGA模块通过连接件与扩展接口模块连接。
[0010]作为改进，所述各功能模块分别通过连接件安装在底板上。
[0011]所述功能模块还包括程控放大模块，所述程控放大模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0012]所述I/O模块由LED灯、矩阵键盘、蜂鸣器、拨码开关、数码显示电路和液晶显示电路组成。
[0013]所述液晶显示电路为IXD1602和IXD12864均提供了接口。
[0014]所述FPGA模块的核心芯片为EP2C8Q208N。
[0015]所述单片机模块的核心芯片为MC9S12X128。
[0016]所述A/D模块的核心芯片为AD9220。
[0017]所述D/A模块的核心芯片为AD9764。
[0018]本实用新型的优点与效果是:
[0019]本实用新型公开了一种电子设计竞赛培训平台，既有FPGA模块，又有单片机模块，设计者可以选择性运用其中一种，或者两种的结合来设计电路，可根据需求对其它各功能模块进行组合，能完成或简单、或复杂的电路设计，具备灵活性，调试时还能缩小故障范围，为故障定位节省时间；还设置了转接模块，能避免耗费大量时间和精力在电路的连接上，解决了现有电子设计竞赛培训平台过多耗费设计者连接电路和故障定位的时间，不能充分体现电子设计能力的问题。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型硬件设计的框图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。
[0022]图1给出了本实用新型硬件设计的框图，在该实施方式中，一种电子设计竞赛培训平台，由箱体、底板和功能模块组成，底板固定于箱体底部，功能模块安装在底板上，其中，功能模块包括FPGA模块、扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块和转接模块，作为改进，功能模块还包括程控放大模块。
[0023]FPGA模块主要采用Altera公司的芯片EP2C8Q208N和配置芯片EPCS4。将FPGA模块的全部I/o 口引出，通过连接件与扩展接口模块连接。
[0024]EP2C8Q208N芯片的等效门数为42万，内部有90KB的存储容量，6K个逻辑单元，2个PLL，成本低、容量大，且具有更多其它特殊性能。
[0025]EPCS4是一种串行配置器件，具备在系统可编程(ISP) ,flash存储器访问接口、小外形集成电路(SOIC)封装等高级特征，是业界第一个真正的低成本解决方案，其ISP能力，提高了电路设计的灵活性，还能大容量存储闪存访问，其小外形封装节省了宝贵的电路板面积，EPSC4的存储器容量为4Mbit，工作电压为2.7?3.6V，可在JTAG和AS模式下载程序。
[0026]扩展接口模块连接了 FPGA模块的全部I/O 口，在进行电子设计时，可以通过扩展接口模块，和/或利用连接线实现功能模块与FPGA模块的连接，扩展接口模块采用了标准IDC插针。扩展接口模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0027]在输入信号送到A/D模块前，需经程控放大模块进行衰减或放大调整，使得输入信号落在A/D模块的输入电压范围内，以便测量和观察。程控放大模块的增益平坦度务必要好，本实用新型选用LM6172高速双运算放大器，带宽为100MHz，转换速率3000ν/μ8，每通道消耗电流2.3mA，输出电流可达50mA。程控放大模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0028]A/D模块包括两个AD9220高速模/数转换芯片，AD9220的转换速率为40Msps，能满足高速数据采集与处理的需求。A/D模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0029]D/A模块包括两个AD9764高速数/模转换芯片，AD9764的转换速率为105Msps，能满足高速信号产生的需求。D/A模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0030]I/O模块由LED灯、矩阵键盘、蜂鸣器、拨码开关、数码显示电路和液晶显示电路组成。液晶显示电路为IXD1602和IXD12864均提供了接口。I/O模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0031]单片机模块的核心芯片为16位单片机MC9S12XS128，该型号单片机的总线速度达40Mhz，可配置8位、10位、12位ADC，3 μ s的转换时间，内嵌MSCAN模块，增强型SCI模块和SPI模块，有着出色的低功耗特性，具有速度快、功能强、功耗低、成本低的特点。单片机模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0032]转接模块设有通信连接线路，可以实现各功能模块之间的不同的连接关系，在更改功能模块间的连接方式时，无需依赖、或者无需完全依赖更改连接线，使得模块间的连接方式更简单，避免耗费大量时间和精力在电路的连接上，为设计者硬件和软件的设计能力的发挥提供了条件。转接模块与A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块和扩展接口模块连接，通过连接件安装在底板上。
[0033]使用本实用新型提供的电子设计竞赛培训平台，既可以做简单的电子设计竞赛培训，如波形发生器、电压采集、蜂鸣器声响频率控制等，又可以做复杂的电子设计竞赛培训，如数字存储示波器、数字相位测量仪、数字频率计等，可以满足不同水平的电子设计竞赛培训需求。
[0034]设计波形发生器，主要使用FPGA模块、DA模块和转接模块。通过硬件和软件对转接模块进行设置，还可以根据需要使用连接线做完善，将FPGA模块的数据输出端与DA模块的数据输入端连接，FPGA模块运用了计数器和存储器，经处理后的数据信号通过DA模块转换为模拟信号输出，运用示波器可以观测该模拟信号。
[0035]设计数字存储示波器，主要使用程控放大模块、AD模块、FPGA模块、单片机模块、1模块和转接模块。同样，通过硬件和软件对转接模块进行设置，还可以根据需要使用连接线做完善，I/o模块的矩阵键盘的输出端与单片机模块连接，单片机模块与FPGA模块连接，FPGA模块与AD模块连接，AD模块连接与程控放大模块，FPGA与I/O模块的液晶显示电路连接，工作原理如下:在矩阵键盘设置参数，由单片机模块根据参数控制程控放大模块的放大倍数，被测信号经程控放大模块处理后输入至AD模块，单片机给FPGA模块发出控制命令，由FPGA模块控制AD采集速率，读取并存储AD采集到的信号数据，信号数据经过FPGA模块处理后输出至液晶显示电路显示。
【主权项】
1.一种电子设计竞赛培训平台，由箱体、底板和功能模块组成，所述底板固定于箱体底部，所述功能模块安装在底板上，其特征在于: 所述功能模块包括FPGA模块、扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块和转接模块； 所述FPGA模块与扩展接口模块连接； 所述扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块与转接模块连接。2.根据权利要求1所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述FPGA模块通过连接件与扩展接口模块连接。3.根据权利要求1所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述各功能模块分别通过连接件安装在底板上。4.根据权利要求1所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述功能模块还包括程控放大模块，所述程控放大模块与转接模块连接，通过连接件安装在底板上。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述I/o模块由LED灯、矩阵键盘、蜂鸣器、拨码开关、数码显示电路和液晶显示电路组成。6.根据权利要求5所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述液晶显示电路为IXD1602和IXD12864均提供了接口。7.根据权利要求6所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述FPGA模块的核心芯片为EP2C8Q208N。8.根据权利要求7所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述单片机模块的核心芯片为MC9S12X128。9.根据权利要求8所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述A/D模块的核心芯片为AD9220。10.根据权利要求9所述的一种电子设计竞赛培训平台，其特征在于:所述D/A模块的核心芯片为AD9764。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电子设计竞赛培训平台，既有FPGA模块，又有单片机模块，设计者可以选择性运用其中一种，或者两种的结合来设计电路，且其它的功能模块如扩展接口模块、A/D模块、D/A模块、I/O模块、单片机模块均与转接模块连接，且均分别通过连接件安装在底板上，可根据需求进行组合，能完成或简单、或复杂的电路设计，具备灵活性，还能缩小故障范围，为故障定位节省时间，设置的转接模块，能避免耗费大量时间和精力在电路的连接上，解决了现有电子设计竞赛培训平台过多耗费设计者连接电路和故障定位的时间，不能充分体现电子设计能力的问题。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN204650856
【申请号】CN201520315217
【发明人】李德明
【申请人】桂林电子科技大学信息科技学院
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月15日
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