电子竞赛开发板的设计

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摘要：全国大学生电子设计竞赛自1994年主办以来，吸引了国内许多大学参加，这项赛事已成为国内最成功最有影响力的赛事。这项赛事的目的在于提高学生的
, v! u' {' ?( I9 r/ p$ b/ A+ h5 ]创造能力和团队精神，同时也提高学生在电子设计和电子工程上的能力。在赛前，
学生通常要设计出一些可以组装的实用模块电路。通过使用这些模块，参赛者可
% S4 A! _! n; R) v0 u以将精力集中于解决竞赛题目中一些特殊的技术难点。
4 D% K4 M8 V6 i! X0 e" c通过分析一些竞赛题目和参赛作品，发现这些模块电路通常包括单片机最小
系统、基于EDA开发的可编程高速电路、输入输出扩展电路等。为此，本课题设
计出-种基于单片机和可编程逻辑器件综合应用的开发板，该开发板的硬件模块
和软件模块可以根据需要组成实用系统。电路由于采用了高性能的器件，从而
! w) |0 l  {; `* T& Q6 v具有高速、高可靠、小型化和低功耗等优点。
本文主要内容包括:设计了基于“mcu+FPGA体系结构”的开发板，电路
+ D. h6 l$ X& K* C3 X6 v1 m; p采用单片机担当控制的核心;通过cpld/FPGA实现单片机I/0端口的扩展和产生
系统所需的各种数据和控制信号。开发板包括了电子设计中常用的模块电路:数
4 l/ Q, y& t- e/模转换模块、模/数转换模块、通用键盘和显示模块等。同时编写了与开发板系
统相配套的单片机子程序文件。由于电路采用了单片机和可编程逻辑逻辑器件的
& j6 O* w+ W1 h3 d' j综合应用技术，使得电路连线减少、可靠性提高，从而减小了开发者的工作强度。
9 u% V- o( |; ~) ?本文涉及的电路和程序经过调试运行，实现可靠，可以用于电子设计作品的
设计。

关键词:单片机﹐复杂可编程逻辑器件硬件描叙语言EDA
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面向全国大学生的全国大学生电子设计竞赛吸引了越来越多的大学生参
加。根据对多年的竞赛题目和相关的参赛作品的分析，一般地，竞赛中需开发的
( ^; [5 P+ A) b' }主控电路多为数字系统与模拟系统相结合的综合电路，此系统多包括单片机最小
系统、基于EDA开发的FPGA或CPLD可编程高速系统、数码显示系统、键控
- G, ]( M! {: m5 o/ t; R系统、ROM/RAM存储系统、高频时钟系统、A/D转换系统和D/A转换系统等。
& }6 b# |; K/ {; L& z当所有这些系统连成--协调的主控系统时，连线极为复杂、高速通道的连线技术、
* w( Q% a8 R% z/ x/ s以及数模混合系统的抗千扰与单点接地技术要求很高，靠临时手工焊线，成功率
  }$ q- @7 U+ f6 T$ l' W# r* J+ L低、可靠性差、费时费力，且技术指标难以上去，根据实际需要变更系统通道结
' y) {1 k( u( `2 A* v6 [9 t7 V构的灵活性也很差。


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全国大学生电子设计竞赛