基于上位機(jī)控制自動(dòng)接線的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)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(wàn)門(mén)，該系列能方便實(shí)現(xiàn)微處理器、微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器功能。

　　支持的通用I/O種類(lèi)多，可通過(guò)串行（SPI）和并行閃存進(jìn)行器件配置，也可作為普通DDR存儲(chǔ)接口，這些特性減少了對(duì)其他分立器件的需求，從而可大大簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。低導(dǎo)通電阻模擬開(kāi)關(guān)陣列ADG1611[4]由ADI公司開(kāi)發(fā)銷(xiāo)售，為每片4個(gè)通道的模擬開(kāi)關(guān)，寬電壓供電，軌到軌輸出，其低到1 Ω的導(dǎo)通電阻和大到每通道175 mA的連續(xù)電流非常適合于本研發(fā)項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用。

　　3 控制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目電路設(shè)計(jì)舉例

　　LED發(fā)光二極管流水燈[5]和4×4矩陣鍵盤(pán)是單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中最常用的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)例，這里給出該研發(fā)項(xiàng)目中關(guān)于這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的切換的設(shè)計(jì)電路原理圖，見(jiàn)圖3.

　　由圖3可知，F(xiàn)PGA 控制著兩組ADG1611模擬開(kāi)關(guān)陣列，第一組連接LED 流水燈；第二組連接矩陣鍵盤(pán)。

　　當(dāng)選擇做LED 流水燈實(shí)驗(yàn)時(shí)，F(xiàn)PGA 控制第一組ADG1611 模擬開(kāi)關(guān)接通、第二組模擬開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；反之，當(dāng)選擇做矩陣鍵盤(pán)實(shí)驗(yàn)時(shí)，F(xiàn)PGA控制第一組ADG1611模擬開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、第二組模擬開(kāi)關(guān)接通。當(dāng)要同時(shí)使用LED發(fā)光二極管和矩陣鍵盤(pán)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過(guò)FPGA控制第三組（或第若干組）的ADG1611模擬開(kāi)關(guān)陣列接通實(shí)驗(yàn)單片機(jī)別的IO口（圖中未畫(huà)出）。如何進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)重接線，完全由當(dāng)前實(shí)驗(yàn)號(hào)所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路圖指導(dǎo)控制，項(xiàng)目研發(fā)時(shí)已經(jīng)充分加以考慮了。限于篇幅，這里不具體贅述。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)20臺(tái)（套）樣機(jī)試制成功并付諸于實(shí)驗(yàn)時(shí)正常使用一個(gè)學(xué)期以來(lái)，證明采用基于上位機(jī)控制自動(dòng)接線單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，由于由系統(tǒng)啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)重接線，節(jié)省了以往老師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行手工重接線時(shí)間，克服了手工重接線容易接錯(cuò)或接觸不良或線芯斷線等導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)失敗現(xiàn)象，提高了實(shí)驗(yàn)效率，使學(xué)生在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)內(nèi)學(xué)到更多的知識(shí)。