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可编程逻辑器件实验板的硬件设计

摘 要

在本论文中，首先介绍了可编程逻辑器件 ，然后介绍了可编程逻辑器件应用于开发板

的背景和国内外的发展情况，其次介绍了本课题的意义和内容，以及芯片的选择、设计软

件。在本设计中，选用了 ALTERA 公司的 EPM7128SLC84-15N 芯片作为核心芯片，用 Protel

99se 进行设计。实验学习板上包括 LED 显示、七段数码管、按键输入等常用的功能模块，

能让初学者快速验证学习思路，培养学习兴趣。实验板分为一个以 EPM7128SLC84-15N 为

关键词：实验板 CPLD protel99se

The Hardware Design of Programmable Logic Device

ABSTRACT

In this paper, firstly introduced the definition of Programmable logic device and the

background of the application in the trainer board and developments at home and

abroad,followed the meaning and content of the subject,as well as chip choices,design software

and programming software.In this design,the EPM7128SLC84-15N series of chips are

used,using Protel 99se design.On the studying boadrd are common function modules ineluding

LED display, seven digital tube,key-stroke input,ete.to help novices rapidly confirm their

studying thought and nurture studying interest. Through the experimental design, to the target

can easily set the development of memory, digital signal processors and special logic functions

such as powerful chips. Design in detail the function of each module that all devices in the circuit

connecting the working methods and approach.Finally, according to design plans of the PCB

board to make experimental circuit board welding.

Keyword: test borad CPLD protel99se

目 录

一 引言.........................................................1

1.1 可编程逻辑器件的介绍 ..........................................1

1.2 国内外发展情况 ...............................................1

1.3 课题来源及研究目的和意义 .....................................1

1.4 课题的研究目标和内容 ..........................................1

3.4 电源电路设计 .................................................8

3.5 JTAG 电路设计 .................................................9

3.6 电平显示（LED）电路设计 ......................................10

3.7 七段数码管（SMG）显示电路设计 ...............................10

3.8 8*8 点阵电路设计 .............................................10

3.9 开关电路设计 ................................................12

3.10 时钟电路设计 ................................................12

四 电路板的制作 ...............................................14

4.1 用 Protel 99se 设计电路原理图 ................................14

4.2 用 Protel 99se 设计印刷电路板（PCB） .........................14

谢 辞 ..........................................................18

CPLD 是 Complex PLD 的简称。CPLD 是一种综合性较高的逻辑元件。由于具有高整合性

的特点，故其有性能提升，可靠度增加，PCB 面积减少及成本下降等优点。CPLD 元件，基

本上是由许多各逻辑块（Logic Blocks）缩组合而成的。而各个逻辑方块均相似于一个简

单的 PLD 元件。逻辑方块间的互相关系则由可编程的连线架构，将整个逻辑电路整合而成。

FPGA 其英文全称是 Field Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列，它是在

PAL、GAL、EPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。FPGA 采用了逻辑单元阵列 LCA

（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块 CLB（Configurable

Logic Block）、输出输入模块 IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三

个部分。

在内部，FPGA 完成逻辑功能使用内存查找表，而 CPLD 使用的是门阵列中的乘积项技术。

两者 FPGA 和 CPLD 都包含触发器。

大规模集成电路的设计与制造进入自动化时代，改变了以往电子系统设计的传统方式。

片机等试验课程。试验内容基本上是一些原理性、验证性试验。上实验课时，学生只是按

实验指导书中试验内容的要求搭接电路，测量数据，撰写实验报告。极少进行硬件系统设

计的实践教学及模拟仿真。

基于 EDA 我们应用 MAX+PLUS II 开发 CPLD 试验板应用于教学，这样使同学的编程不再盲目，

可以下载到实验板上对程序进行验证。这使同学们直观的观察程序的运行，更加清楚地了

解程序的功能、程序的流程以及软硬件的使用，对教学起到了积极地推动作用。