CN210515846U

CN210515846U - 一种数字电路实验箱

Info

Publication number: CN210515846U
Application number: CN201921039058.1U
Authority: CN
Inventors: 慕凯; 李颖琦; 丁富舜; 谢军; 杨丽
Original assignee: Nanjing Xiaozhuang University
Current assignee: Nanjing Xiaozhuang University
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2029-07-04

Abstract

本实用新型公开了一种数字电路实验箱，包括箱体、与箱体相互配合连接的箱盖以及设置在箱体内的试验电路板；其中，试验电路板包括CPLD和旋转编码器，被验证的编程代码通过旋转编码器写入到CPLD中，成为CPLD内部的逻辑电路结构，CPLD按照输入的编码逻辑进行运行；还包括与CPLD连接的无线通讯模块、电源模块和OLED显示模块；CPLD通过无线通讯模块与外部控制终端连接，CPLD通过OLED显示模块与外接显示屏连接。本实用新型数字电路实验箱在单个实验箱上设计一块CPLD，省去了复杂的接线和电子元件，在设备无故障的情况下，无需进行实验箱其他准备工作，从而减少管理人员工作量且降低实验成本。

Description

一种数字电路实验箱

技术领域

本实用新型涉及一种数字电路实验箱，属于电子技术实验器材技术领域。

背景技术

目前国内众多高校电子信息相关专业都设有电子技术基础实验室，其中数字电路实验室作为数字电路课程的实践场所，实验设备使用频繁，实验准备及相关工作量庞大，设备维护较为麻烦。另外传统实验所用器件基本停产，购买麻烦，且价格高昂，损坏也比较严重，所以每学期都需要较多的经费进行更换以保证实验器材正常使用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种数字电路实验箱，该数字电路实验箱通过可编程逻辑器件的灵活性和低成本，在单个实验箱上设计一块CPLD，取代原有繁多的传统器件，在设备无故障的情况下，无需进行实验箱其他准备工作。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种数字电路实验箱，包括箱体、与箱体相互配合连接的箱盖以及设置在箱体内的试验电路板；箱盖内侧设有物品放置袋；其中，试验电路板包括CPLD和旋转编码器，被验证的编程代码通过旋转编码器写入到CPLD中，成为CPLD内部的逻辑电路结构，CPLD按照输入的编码逻辑进行运行；还包括与CPLD连接的无线通讯模块、电源模块和OLED显示模块；CPLD通过无线通讯模块与外部控制终端连接，CPLD通过OLED显示模块与外接显示屏连接。

其中，试验电路板还包括IO接口模块，CPLD通过IO接口模块与外部扩展设备连接。

其中，所述CPLD还连接有数码管模块，数码管模块包括八段数码管U5和八个限流电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16；CPLD输出管脚通过八个限流电阻与八段数码管U5连接。

其中，所述CPLD还连接有LED模块，LED模块包括八个发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8以及八个限流电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8组成，八个发光二极管分别采用拉电流的方式与CPLD数据管脚连接。

其中，所述电源模块包括电压转换电路和电源显示电路，所述电压转换电路包括AMS1117电源芯片以及与电源芯片连接的滤波电容；AMS1117电源芯片输入端通过拨码开关与电源输入接口连接，输出端为试验电路板提供3.3V供电；电源显示电路包括串联的电阻R1和LED灯LED_POWER。

其中，所述WIFI模块包含用于连接CPLD和外部wifi芯片的通信接口电路，CPLD通过通信接口电路与外部wifi芯片对应接口连接。

其中，所述旋转编码器包括旋转编码器U3、电阻REC12、电阻REC13、电容CEC11_1和电容CEC11_2；旋转编码器U3的A脚和电阻REC12、电容CEC11_1的一端连接CPLD的1脚，旋转编码器U3的B脚和电阻REC13、电容CEC11_2的一端连接CPLD的100脚，电阻REC12和电阻REC13的另一端接电源模块产生的+3.3V电压，电容CEC11_1和电容CEC11_2的另一端接地。

其中，OLED显示模块包括四位插座U4，插座U4的1脚接CPLD的85脚、U4的2脚接CPLD的82脚、U4的3脚连接电源模块产生的+3.3V电压，U4的5脚接地。

相比于现有技术，本实用新型技术方案具有的有益效果为：

本实用新型数字电路实验箱在单个实验箱上设计一块CPLD，省去了复杂的接线和电子元件，用CPLD替代原有繁多的传统器件，在设备无故障的情况下，无需进行实验箱其他准备工作，从而减少管理人员工作量且降低实验成本；另外，本实用新型数字电路实验箱携带方便，使用简单，而且具有很强的灵活性，除做最基本的数电实验之外，还可以尝试多种CPLD可编辑逻辑电路的开发。

附图说明

图1为数字电路实验箱结构示意图；

图2为数字电路实验箱的系统原理图；

图3为电源模块的电路原理图；

图4为WIFI模块的电路原理图；

图5为OLED模块的电路原理图；

图6为旋转编码器模块的电路原理图；

图7为8个LED灯进行流水灯实验的电路原理图；

图8为共阴极数码管的电路原理图；

图9为CPLD的电路原理图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本实用新型，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本实用新型。

如图1～9所示，本实用新型数字电路实验箱，包括箱体1、与箱体1相互配合连接的箱盖2以及设置在箱体1内的试验电路板3；箱盖2内侧设有物品放置袋4，物品放置袋4用于放置一些器材物品，箱体1上设有把手5，把手5便于携带该数字电路实验箱。箱体1与箱盖2一侧铰连，另一侧通过锁扣6相互配合连接。其中，试验电路板3包括CPLD(U1A、U1B、U1C、U1D和U1E)和旋转编码器，被验证的编程代码通过旋转编码器写入到CPLD中(被验证的编程代码在PC机上通过Quartus软件写好后，通过旋转编码器载入到CPLD中)，成为CPLD内部的逻辑电路结构，CPLD按照输入的编码逻辑进行运行；还包括与CPLD连接的无线通讯模块、电源模块和OLED显示模块；CPLD通过无线通讯模块与外部控制终端连接，CPLD通过OLED显示模块与外接显示屏连接。

其中，试验电路板还包括IO接口模块，CPLD可通过IO接口模块与外部扩展设备连接。

CPLD电路整体采用USB接口5V供电，再通过AMS1117-3.3V进行降压对芯片进行供电。试验箱采用8个LED灯进行流水灯实验，2个共阴极数码管进行3-8译码器实验或倒计时实验。采用0.96寸OLED显示屏连接试验箱，显示当前进行的实验，其余未用到I/O接口全部引出，用作虚拟器件的引脚，引脚之间通过K2线和香蕉插座进行连接。

电源模块主要包含了电压转换电路和电源显示电路(用于观察数字试验箱是否启动)，电压转换电路包括第一工作芯片U1，型号为AMS1117，第一电阻R1，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容，第十一电容C11、第十二电容C12、拨码开关SW和发光二极管LED_POWER，拨码开关第六脚与U1的第三引脚连接，同时与C3的阳极和C1的一端连接，C3的阳极和C1的另一端接地，U1的第一脚接地，C4和C5的阳极及C12、C2、C6、C7、C8、C9、C10、C11的一端连接U1的第二脚，C4、C5、C12、C2、C6、C7、C8、C9、C10、C11的另一端接地，R1的一端连接U1的一脚，一端连接LED_POWER的阳极，LED_POWER的阴极接地。

WIFI模块主要连接外接芯片U2，型号为ESP8266，CPLD直接对U2进行操控，U2的1脚连接CPLD芯片的98脚，U2的2脚接地，U2的3脚连接主控芯片的96脚，U2的4脚连接CPLD的97脚，U2的8脚连接CPLD的99脚，U2的7脚连接电源模块产生的+3.3V电压。

旋转编码器模块主要包括旋转编码器U3、电阻REC12、电阻REC13、电容CEC11_1和电容CEC11_2。旋转编码器U3的A脚和电阻REC12、电容CEC11_1的一端连接CPLD的1脚，旋转编码器U3的B脚和电阻REC13、电容CEC11_2的一端连接CPLD的100脚，电阻REC12和电阻REC13的另一端接电源模块产生的+3.3V电压，电容CEC11_1和电容CEC11_2的另一端接地。

OLED显示模块为四位插座U4，用于按插显示屏，U4的1脚接CPLD的85脚、U4的2脚接CPLD的82脚、U4的3脚连接电源模块产生的+3.3V电压，U4的5脚接地。

LED模块主要由八个发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8及八个限流电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8组成，八个发光二极管分别采用拉电流的方式与CPLD输出管脚连接。

数码管模块包括八段数码管U5和八个限流电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16，数码管U5的1、6脚可接高电平也可接低电平，可根据实际情况选择合适的数码管进行连接，CPLD输出管脚通过八个限流电阻与八段数码管U5连接。

上电初始化，控制终端(手机)通过其WIFI模块发送指令，数字电路实验箱的WIFI模块接收到控制终端的指令后，通过串口发送给CPLD，CPLD接收信息不对，OLED显示模块显示ERROR，等待手机重新发送指令，指令正确，OLED显示模块显示“test xx start！”，则可以进行实验。

Claims

1.一种数字电路实验箱，其特征在于：包括箱体、与箱体相互配合连接的箱盖以及设置在箱体内的试验电路板；箱盖内侧设有物品放置袋；其中，试验电路板包括CPLD和旋转编码器，被验证的编程代码通过旋转编码器写入到CPLD中，成为CPLD内部的逻辑电路结构，CPLD按照输入的编码逻辑进行运行；还包括与CPLD连接的WIFI模块、电源模块和OLED显示模块；CPLD通过WIFI模块与外部控制终端连接，CPLD通过OLED显示模块与外接显示屏连接。

2.根据权利要求1所述的数字电路实验箱，其特征在于：试验电路板还包括IO接口模块，CPLD通过IO接口模块与外部扩展设备连接。

3.根据权利要求1所述的数字电路实验箱，其特征在于：所述CPLD还连接有数码管模块，数码管模块包括八段数码管U5和八个限流电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16；CPLD输出管脚通过八个限流电阻与八段数码管U5连接。

4.根据权利要求1所述的数字电路实验箱，其特征在于：所述CPLD还连接有LED模块，LED模块由八个发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8以及八个限流电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8组成，八个发光二极管分别采用拉电流的方式与CPLD数据管脚连接。

5.根据权利要求1所述的数字电路实验箱，其特征在于：所述电源模块包括电压转换电路和电源显示电路，所述电压转换电路包括AMS1117电源芯片以及与电源芯片连接的滤波电容；AMS1117电源芯片输入端通过拨码开关与电源输入接口连接，输出端为试验电路板提供3.3V供电；电源显示电路包括串联的电阻R1和LED灯LED_POWER。

6.根据权利要求1所述的数字电路实验箱，其特征在于：所述WIFI模块包含用于连接CPLD和外部wifi芯片的通信接口电路，CPLD通过通信接口电路与外部wifi芯片对应接口连接。

7.根据权利要求1所述的数字电路实验箱，其特征在于：所述旋转编码器包括旋转编码器U3、电阻REC12、电阻REC13、电容CEC11_1和电容CEC11_2；旋转编码器U3的A脚和电阻REC12、电容CEC11_1的一端连接CPLD的1脚，旋转编码器U3的B脚和电阻REC13、电容CEC11_2的一端连接CPLD的100脚，电阻REC12和电阻REC13的另一端接电源模块产生的+3.3V电压，电容CEC11_1和电容CEC11_2的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的数字电路实验箱，其特征在于：OLED显示模块包括四位插座U4，插座U4的1脚接CPLD的85脚、U4的2脚接CPLD的82脚、U4的3脚连接电源模块产生的+3.3V电压，U4的5脚接地。