单片机与CPLD综合课程设计

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1、 单片机与单片机与 CPLDCPLD 综合课程设计综合课程设计 学院学院 电子信息工程学院电子信息工程学院 专业专业 生物医学工程生物医学工程 学号学号 姓名姓名 日期日期 2014 年年 1 月月 4 日日 摘摘 要要 基于单片机与 C P L D 设计了一个键值采集、显示及与 PC 通信的综合应用系统。系统硬件 由单片机、CPLD 及外围电路组成，软件采用 C 语言和硬件描述语言 VHDL 编程。可实现上 行键值采集、 显示， 并将采集到的键值数据通过串口送给 PC； 下行 PC 发送数据由系统接收， 数码管可以显示接收到的数据。该系统工作可靠，在实际设计应用中有一定的参考价值。 引引 言

2、言 随着电子、计算机技术的飞速发展，单片机与 CPLD 技术都得到了越来越广泛的应用。单片 微型计算机(单片机)自问世以来， 因其小巧灵活、 成本低、 控制能力强、 易于产品化等优势， 在各领域中得到广泛的应用；但纯单片机系统也有弱点：如低速、低可靠性等。可编程逻辑 器件 CPLD 含有数量众多的可编程逻辑宏单元或逻辑块，能够任意组合，可以根据需要设计 成功能各异的逻辑电路；并且可采用 VHDL 语言编程，加速了产品的开发过程，使逻辑电路 的设计变得简单、易于实现；器件的现场可编程，大大地缩短了产品开发周期及方便更新换 代；但在信息处理、逻辑分析、决策判断等方面 CPLD 比不上单片机。因此，

3、可以将单片机 与 CPLD 器件结合，优势互补，组成软硬件都可灵活编程的系统，以适应不断改变的市场需 求。 一、设计任务一、设计任务 了解单片机与 CPLD 综合实验板及资源，实现如下功能： 检测按键输入：判断按键键值，点亮相应发光二极管，同时数码管显示键值，并通 过串口将键值发给 PC。 由 PC 的串口向实验板发送 19 数据， 通过数码管能将 PC 发送的数据正确显示出来。 二、相关知识介绍二、相关知识介绍 1.单片机技术 P89C60X2 器件采用高性能的静态 80C51 设计，以先进的 CMOS 工艺制造 并包含非 易失性 Flash。 程序存储器可通过并行编程或在系 统编程(ISP

4、)的方法进行编程。 支持 6 时 钟模式。 P89C60X2 包含 512 字节 RAM ，64K 字节 Flash，32 个 I/O 口，3 个 16 位定时/计 数器 6 中断源，4 中断优先级，嵌套的中断结构，1 个增强型 UART ，看门狗定时器以及片 内振荡器和时钟电路。 此外器件的静态设计使其具有非常宽的频率范围甚至可低至零。 具有两个软件可选的 节电模式，空闲模式和掉电模式，空闲模式冻结 CPU 的运行，但允许 RAM 、定时器、串口 和中断系统继续保持其功能，掉电模式保持 RAM 的内容，但冻结振荡器，这样使其它片内 功能都停止工作。由于是静态设计，时钟停止而不会使用户数据丢失

5、，操作可从时钟停止点 恢复运行。 2.CPLD 技术 EPM7128S： ALTERA的EPM7128S系列CPLD是基于第二代MAX结构体系地高性能EEPROM 结构的 CPLD。完全符合 IEEE1149.1 JTAG 边界扫描标准，具有 5V ISP 的功能。具有最小 5ns 的引脚到引脚的逻辑时延，最高可 175.4MHz 的计数频率。引脚可配置为开漏输出。每个宏 单元都有独立的可编程电源控制，最多可以节省 50%的功耗。宏单元内的寄存器具有单独的 时钟和复位等信号。支持多种电压接口。实验板上使用的是一个 PLCC84 封装的 EPM7128S ， EPM7128S 内部有 128 个

6、宏单元、8 个逻辑阵列块和 2500 个门电路。 3.综合实验板介绍 本综合实验板采用的是 ATMEL 公司的 ATF1508AS 芯片作为目标 CPLD。 ATF1508AS 与 Altera 公司的 EPM7128S 芯片完全兼容，但是可以擦写的次数可以上万次，方便同学们的练 习。采用 PHILIPS 公司的最新的内置 ISP 下载功能的 64 KB 大容量 Flash 存储器和特大 RAM 的 P89C60X2 单片机做为目标单片机。 三、设计工具简介三、设计工具简介 1.keilC51 Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与 汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。 C51 工具包的整体结构， 如图所示， 其中 uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos