现代电子技术综合实验教程
作 者： 唐续，刘曦 编
出版时间： 2013
丛编项： 普通高等教育"十二五"规划教材·电子电气基础课程规划教材
内容简介
《普通高等教育“十二五”规划教材·电子电气基础课程规划教材：现代电子技术综合实验教程》分为4部分：第1部分原理基础篇从数字系统基本原理出发，介绍EDA设计原理、单片机设计原理与方法及基于mc8051处理器IP核的SOPC设计；第2部分应用篇介绍FPGA和单片机设计的开发环境、工具和流程；第3部分实践篇介绍FPGA综合实验平台，给出EDA实验和单片机实验，提供综合性实验项目；第4部分信号处理篇介绍基于FPGA的DSP结构及设计方法、常用DSP模块、FIR滤波器、典型运算模块、设计型实验题目。
目 录
前言
原理基础篇
第1章 现代电子系统设计原理 2
1.1 现代电子设计技术概述 2
1.1.1 数字系统及其一般结构 2
1.1.2 数字系统设计的一般
过程 3
1.2 现代数字系统设计 3
1.2.1 基于PLD的EDA设计 4
1.2.2 基于MCU的设计 4
1.2.3 基于SOC和SOPC的设计 6
第2章 EDA技术及VHDL语言 9
2.1 EDA技术简介 9
2.2 常用EDA软件简介 9
2.2.1 ISE简介 9
2.2.2 Modelsim简介 10
2.2.3 ChipScope 简介 10
2.3 可编程逻辑器件简介 11
2.3.1 可编程逻辑器件发展 11
2.3.2 FPGA概述 12
2.4 VHDL语言及其硬件逻辑描述
方法 14
2.4.1 VHDL的基本语言结构 14
2.4.2 库（LIBRARY）和程序包
（PACKAGE） 15
2.4.3 实体（ENTITY） 16
2.4.4 结构体
（ARCHITECTURE） 17
2.4.5 配置
（CONFIGURATION） 19
2.4.6 VHDL的基本语言要素 19
2.4.7 VHDL的基本语句 27
2.4.8 基于VHDL的状态机
设计 36
2.4.9 VHDL的描述风格 37
2.4.10 VHDL的测试基准 38
2.4.11 VHDL与EDA 38
2.4.12 VHDL特点总结 39
第3章 MCS-51原理及设计方法 40
3.1 MCS-51单片机简介 40
3.1.1 MCS-51单片机的硬件
结构 40
3.1.2 MCS-51存储器的结构 41
3.1.3 时钟与时序 51
3.1.4 MCS-51的引脚 51
3.1.4 MCS-51的复位 52
3.1.6 MCS-51的扩展设计 53
3.2 MCS-51单片机的指令与编程 53
3.2.1 MCS-51单片机的指令
系统 53
3.3 Keil C51 58
3.3.1 Keil C51对ANSI C的
扩展 58
3.4 C51程序设计 64
3.4.1 C语言程序结构 64
3.4.2 使用C51的注意事项 67
第4章 基于MC8051核的SOPC 69
4.1 MC8051功能特点 69
4.2 MC8051结构与层次 69
4.3 硬件定制 71
4.3.1 并行I/O 口 71
4.3.2 定时器/计数器、串口和
中断 72
4.3.3 可选择的指令 72
4.3.4 其他说明 73
4.4 MC8051核的使用方法简述 73
4.4.1 单片机方式 73
4.4.2 SOPC方式 73
应用实践篇
第5章 实验硬件平台 76
5.1 实验平台功能特点 76
5.1.1 总体功能 76
5.2 核心板电路分析 76
5.2.1 核心板电路原理框图 77
5.2.2 FPGA主芯片 78
5.2.3 时钟电路 78
5.2.4 配置电路 79
5.2.5 存储电路 81
5.2.6 电源电路 82
5.2.7 按键及LED电路 82
5.2.8 七段数码管显示电路 83
5.2.9 拨码开关电路 83
5.2.10 FPGA的I/O分配 83
5.2.11 核心板与底板接口 84
5.3 底板电路分析 85
5.3.1 底板电源电路 86
5.3.2 蜂鸣器电路 87
5.3.3 液晶显示电路 87
5.3.4 16×16 LED点阵电路 88
5.3.5 RS232串口电路 88
5.3.6 红外通信电路 89
5.3.7 VGA接口电路 89
5.3.8 PS/2键盘和鼠标接口
电路 90
5.3.9 串行D/A电路 90
5.3.10 串行A/D电路 91
5.3.11 实时时钟电路 91
5.3.12 数字温度传感器电路 92
5.3.13 扩展I/O电路 92
5.3.14 核心板与底板接口 92
5.3.15 底板跳线及接口 93
5.4 本章小结 94
第6章 基本EDA实验 95
6.1 准备工作 95
6.2 实验项目 95
6.2.1 LED驱动 95
6.2.2 LED流水灯 108
6.2.3 芯片内的逻辑分析仪
ChipScope 114
6.2.4 键控数码管静态显示 121
6.2.5 数控分频器 124
6.2.6 含异步清零和同步使能的
4位加法计数器 130
6.2.7 8位硬件加法器 132
6.2.8 VGA彩色信号显示
控制器 134
6.2.9 LCD显示驱动器 141
6.2.10 SRAM控制器 149
6.2.11 SPI接口FLASH模块
M25P16 154
6.2.12 通用异步收发器 167
6.2.13 红外收发 174
6.2.14 D/A转换芯片TLC5620的
控制 176
6.2.15 A/D转换芯片TLC549的
控制 184
6.2.16 PS/2键盘驱动 189
6.2.17 PS/2鼠标驱动 192
第7章 基本单片机实验 197
7.1 单片机实验准备工作 197
7.1.1 MC8051单片机定制与
封装 197
7.1.2 MC8051单片机最小
系统 198
7.1.3 8051单片机系统安装与
使用 200
7.1.4 实验操作与例程使用 201
7.2 单片机实验项目 201
7.2.1 点亮LED灯 201
7.2.2 简单的定时 204
7.2.3 交流蜂鸣器 207
7.2.4 数码管动态扫描显示 208
7.2.5 加减计数器实验 212
7.2.6 用PWM波控制LED
亮度 214
7.2.7 外部中断 216
7.2.8 使用片外SRAM 217
7.2.9 16×16 LED点阵扫描
显示 219
7.2.10 液晶显示驱动 227
7.2.11 红外收发 234
7.2.12 实时时钟PCF8563 236
7.2.13 LM75A数字温度计 249
7.2.14 TLC5620串行DAC 253
7.2.15 TLC549串行ADC 256
第8章 综合实验题目 259
8.1 实验准备 259
8.1.1 SOPC设计方式 259
8.1.2 SOPC方式下的
MC8051 IP 260
8.1.3 MC8051中地址空间
安排 266
8.2 多功能数字时钟 266
8.2.1 实验背景 266
8.2.2 实验目的 266
8.2.3 实验任务 266
8.2.4 实验要求 266
8.2.5 实验指导 267
8.2.6 思考与练习 273
8.3 可远程控制的简易交通灯
系统 274
8.3.1 项目背景 274
8.3.2 实验目的 274
8.3.3 实验内容 274
8.3.4 实验原理 274
8.3.5 思考与练习 283
8.4 频率测量仪 283
8.4.1 实验目的 283
8.4.2 实验内容 283
8.4.3 实验要求 283
8.4.4 实验指导 283
8.4.5 思考与练习 290
8.5 相位测量仪 290
8.5.1 项目背景 290
8.5.2 实验目的 290
8.5.3 实验内容 290
8.5.4 实验原理 291
8.5.5 实验指导 293
8.5.6 思考与练习 297
8.6 打地鼠游戏实验 297
8.6.1 实验背景 297
8.6.2 实验目的 297
