基于上位機控制自動接線的單片機實驗系統研究

　　FPGA芯片采用賽靈思公司（Xilinx,Inc.）的Spartan?3E系列中XC3S1200E[3],器件密度多于百萬門，該系列能方便實現微處理器、微控制器和數字信號處理器功能。

　　支持的通用I/O種類多，可通過串行（SPI）和并行閃存進行器件配置，也可作為普通DDR存儲接口，這些特性減少了對其他分立器件的需求，從而可大大簡化應用系統的設計。低導通電阻模擬開關陣列ADG1611[4]由ADI公司開發銷售，為每片4個通道的模擬開關，寬電壓供電，軌到軌輸出，其低到1 Ω的導通電阻和大到每通道175 mA的連續電流非常適合于本研發項目的實際應用。

　　3 控制實驗項目電路設計舉例

　　LED發光二極管流水燈[5]和4×4矩陣鍵盤是單片機實驗中最常用的兩個實驗實例，這里給出該研發項目中關于這兩個實驗項目的切換的設計電路原理圖，見圖3.

　　由圖3可知，FPGA 控制著兩組ADG1611模擬開關陣列，第一組連接LED 流水燈；第二組連接矩陣鍵盤。

　　當選擇做LED 流水燈實驗時，FPGA 控制第一組ADG1611 模擬開關接通、第二組模擬開關斷開；反之，當選擇做矩陣鍵盤實驗時，FPGA控制第一組ADG1611模擬開關斷開、第二組模擬開關接通。當要同時使用LED發光二極管和矩陣鍵盤實驗時，可以通過FPGA控制第三組（或第若干組）的ADG1611模擬開關陣列接通實驗單片機別的IO口（圖中未畫出）。如何進行現場自動重接線，完全由當前實驗號所對應的實驗電路圖指導控制，項目研發時已經充分加以考慮了。限于篇幅，這里不具體贅述。

　　4 結語

　　經過20臺（套）樣機試制成功并付諸于實驗時正常使用一個學期以來，證明采用基于上位機控制自動接線單片機實驗系統進行實驗教學后，由于由系統啟動現場自動重接線，節省了以往老師指導學生進行手工重接線時間，克服了手工重接線容易接錯或接觸不良或線芯斷線等導致的實驗失敗現象，提高了實驗效率，使學生在有限的實驗教學課時內學到更多的知識。