自從1994年的第一屆全國大學生電子設計競賽至今，參賽的學校的數量、競賽的規模、競賽形式類型以及受重視的程度都在不斷擴大和提高。這與大學生的培養目標、人才市場的需求和就業形勢等因素是密切相關的。

顯然，電子系統設計技能的提高不是一個抽象的概念，培養卓越工程師也不是一句空話，它必須與當前電子產品市場需求和人才市場需求這兩個因素緊密相連。這就是說，電子設計技能培訓的內容應該與這兩個因素掛鉤，而不是僅僅通過學學焊接、畫畫PCB板，或用單片機及74系列器件設計某個功能模塊來提高所謂的“動手能力”。

能為學生的就業與深造提供強大資本的電子設計能力及自主創新能力必須來自合理實驗內容的安排和符合現代電子技術發展的技能培訓。

它們必須包含這樣的內容：具有培養自主創新精神和擁有自主知識產權系統設計能力訓練。例如用一個傳統單片機完成一項設計、用一個現成的藍牙完成一項應用設計、用一個USB器件完成一項數據通信設計、利用ARM完成一項系統設計等等。盡管這些系統設計的技能也重要，但是都是基于現成電路器件完成的，設計者只能說是被動應用了別人知識產權來完成設計，是一種非自主性設計。至少，這類設計談不上擁有自主知識產權。因而僅這些技能在個人的可持續發展及就業口徑上就有了先天的限制。從傳統的非自主性系統設計能力向自主性設計能力培養轉化和發展十分重要。從最近幾屆電子設計競賽的賽題中也能看到這種轉向。

諸如EDA、單片機、DSP、SOPC等傳統實驗平臺多數是整體結構型的，雖也可完成多種類型實驗，但由于整體結構不可變動，故實驗項目和類型是預先設定的、固定的，很難有自主發揮的余地；學生的創新思想與創新設計如果與實驗系統的結構不吻合，便無法在此平臺上獲得驗證；同樣，教師若有新的聯系教學實際的實驗項目，也無法融入固定結構的實驗系統供學生實驗。因此，此類實驗平臺不具備可持續發展的潛力，沒有自我更新和隨需要升級的能力，用幾年后只能被淘汰。

模塊自由組合型創新設計綜合實驗開發系統很好地解決了這些問題，因此成為高校目前十分流行的實踐平臺，特點有：

◆ 由于系統的各實驗功能模塊可自由組合、增減，故不僅可實現的實驗項目多，類型廣，更重要的是很容易實現形式多樣的創新設計；

◆ 由于各類實驗模塊功能集中，結構經典，接口靈活，對于任何一項具體實驗設計都能給學生獨立系統設計的體驗，包括脫離系統平臺；

◆ 面對不同的專業特點，不同的實踐要求和不同的教學對象，教師，甚至學生自己可以動手為此平臺開發增加新的實驗和創新設計模塊；

◆ 由于系統上的各接口，以及插件模塊的接口都是統一標準的，康芯提供所有接口電路，因此此系統可以通過增加相應的模塊而隨時升級；

 康芯的KX-DN型模塊化綜合創新實驗開發系統的課程/實驗設計類型有以下9類：

☆ EDA技術系列實驗。配套教材2、4。如教材1含60多個經典和創新實驗與設計項目，多數含源程序演示示例。

☆ SOPC技術系列實驗。配套教材7。含基于CycloneIII等FPGA的SOPC實驗，包括源程序演示示例。  

☆ 單片機技術系列實驗。配套教材3�？赏瓿稍S多傳統和現代的單片機實驗，特別包括與FPGA接口的實用系統設計實驗項目。

☆ 基于單片機IP核的SOC片上系統設計系列實驗。配套教材3�；�于FPGA硬件平臺的8051核系統設計，含源程序演示示例。

☆ 數字電路系列實驗。配套教材5。含數十相關實驗，特別是基于QuartusII原理圖和FPGA的數字電路實驗。

☆ 基于DSP Builder和MATLAB的DSP系列實驗。配套教材2。數十個基于DSP Builder和MATLAB的硬件DSP系列實驗設計項目。

☆ 計算機組成與設計系列實驗。配套教材1�；�于配備的大規模FPGA和各類接口設備，成為計算機組成與設計創新實驗的最好選擇。

☆ 微機原理與接口技術系列實驗。配套教材6�；�于大規模FPGA和各類接口設備，在一單片中能完成微機接口所有創新實驗。

☆ 電子設計競賽系列項目開發訓練。作為電子設計訓練平臺，以其極大的靈活性和實用性，比傳統固定結構的實驗系統更能勝任此項任務。

（1）KX-DN5型

特色與優勢：

該實驗開發系統的最大特色是，由針對不同實驗開發目標的各類功能模塊組成。每一個模塊可以在實驗系統上完成各類設計，也可脫離實驗系統單獨完成功能，使實驗者能從中體會和獲得實際工程開發完整經歷�？梢愿鶕�實驗需要和電子設計訓練科目分別完成各功能模塊的實驗與自主開發、也可將不同模塊組合成一個大系統進行綜合設計開發，培養學生的自主性綜合實驗開發能力，以及擁有自主知識產權的系統和片上系統設計開發能力。

本系統提供的專業CPU IP核、各類功能IP核以及基于大規模FPGA（CycloneIII系列）的可自主配置重構型DDS函數信號發生器是培養自主創新設計能力的重要電子系統設計訓練平臺。

KX_DN5系統包含的實驗開發模塊如下：

★模塊1： MCS-51單片機模塊。可對AT89S51、AT89S52、AT89S8253等單片機進行實驗開發，可對不同模塊進行編程控制（配STC89S51）。

★模塊2：FPGA模塊 可運行單片機IP核的FPGA模塊。此FPGA由含100萬門的CycloneIII新型大規模FPGA EP3C10構成，2鎖相環，44萬RAM 位，EPCS4 4M Flash。超寬超高鎖相環輸出頻率1300MHz至2kHz！，提供多種IP核：32位NiosII核、20MHz有源晶振等。包含 8051/52 IP核。提供商業級全兼容MCS-51單片機IP核。利用此核，實驗者可以實現傳統單片機實驗系統無法達到的SOC(片上系統)設計。即將單片機CPU、RAM、ROM以及其它各類接口電路模塊設計在同一片FPGA中。此類技術對于對于面向高新技術企業的就業十分必要。 8088、8086 CPU IP核。 8255A IP核模塊；8255A IP核(I/O接口)；8253/8254 IP核(定時器)；8250 IP核(UART串行通信)；8237 IP核(DMA控制器)；8259 IP核(可編程中斷控制器)，以及基于FPGA的RAM/ROM核、鎖相環核等。這些IP核與8088CPU核相結合就能在單片FPGA中構成一個微機系統，從而學習到實用的SOC設計工程技術。FPGA中的8088核與MCS-31單片機核及其中的各種模塊和核都能與以下各模塊結合，實現不同類型的實驗開發。

★ 模塊3：點陣型液晶顯示屏。128X64液晶顯示屏，含清華大學學生在此系統上利用FPGA中的IP核及液晶顯示屏完成的自主設計實驗演示項目（俄羅斯方塊游戲），或用單片機控制液晶顯示實驗。

此模塊有兩個輸入端口，一個端口可以直接與FPGA相接，通過這種方式可以學習數字邏輯直接控制點陣液晶的顯示，這有一定的挑戰性；另一端口是FPGA通過一片單片機控制液晶（此模塊含義單片機），可以通過這個接口完成一些實驗，還能通過這個接口顯示計算機組成原理設計項目的一些實驗結果。

★ 模塊4：字符型液晶顯示屏。4行X 20字液晶顯示屏幕，此液晶顯示屏可作為實驗模塊，同時兼實驗系統上的DDS函數信號發生器工作顯示屏。

★ 模塊5：A/D與D/A模塊。A/D是0809、D/A是雙通道DAC0832，故能實現移相信號發生器、里薩如圖形信號發生器、存儲示波器、邏輯分析儀等電路模型的設計實驗。

★ 模塊6：SD+PS2+RS232+VGA顯示接口模塊。含VGA顯示接口、PS/2鼠標鍵盤接口、RS232串行通信接口、SD卡接口�？捎�FPGA進行圖像設計和通信

★ 模塊7：電機模塊。含直流電機和步進電機，控制電路，紅外轉速計數電路等，可完成PWM控制轉速等實驗。

★ 模塊8：無線遙控編碼收發+數字溫度測控模塊。無線編碼收發，可鍵控或單片機控制，2272和2262系列器件擔任編譯碼，315M FSK調制，PT2272編碼接受，PT2267編碼發射，不同天線對應不同通信距離，單片機或FPGA可控進行編碼實驗。數字溫度傳感器是DS18B20。

★ 模塊9：4個數碼管掃描、7段控制顯示，加語音采樣、處理和立體聲輸出模塊。

★ 模塊10：串行靜態顯示模塊。7數碼管串行靜態顯示模塊，可用于串行顯示的實驗。

★ 模塊11：HEX譯碼顯示模塊。6位16進制譯碼數碼顯示。適合于基于FPGA的CPU實驗。

★ 模塊12：4X4鍵盤和單脈沖8鍵鍵盤模塊，學習用單片機對鍵盤掃描實驗，或FPGA對單脈沖按鍵實驗，完成消抖動實驗。

★ 模塊13：USB通信實驗開發模塊，可對PC機和FPGA通信。

★ 模塊14：繼電器+CAN總線+RS485串口模塊

★ 模塊15：SRAM+EPROM實驗模塊

★ 模塊16：雙串行存儲器+邏輯筆設計模塊        

★ 模塊17：看門狗定時器+時鐘日歷模塊

★ 模塊18：4X4鍵盤，可作為一般實驗用，也可作為配套的DDS函數信號發生器使用。

★ 模塊19：DDS模塊。含isp單片機AT89S8253,MCS51兼容單片機，12KB isp可編程Flash ROM，2KB ispEEPROM，10萬次燒寫周期；2.7-5.5V工作電壓；0-24MHz工作時鐘；可編程看門狗；增強型SPI串口，9個中斷源等；EP1C3T144 FPGA、EPCS1配置Flash、超高速DAC5651(上限180MHz)、260MHz超高速運放等。此模塊可以DDS函數信號發生器主控模塊，也可作為一個獨立的自主設計模塊，使用高速DAC和運放等器件完成各種不同自主創新型設計實驗。既可用作功能強大的全數字型DDS函數信號發生器，同時也可作為EDA/DSP系統及專業級DDS函數信號發生器設計開發板。作為DDS函數發生器的功能主要包括：等精度頻率計，掃頻信號源，移相信號發生，里薩如圖信號發生，方波/三角波/鋸齒波和任意波形發生器，以及AM/PM/FM/FSK/ASK/FPK等各類調制信號發生器。

★模塊20：以太網口模塊。

KX_DN5系統還包含如下工具性功能模塊：

☆ KX_USB-Blaster2型雙功能編程器：(1)USB-Blaster編程下載功能(支持AS、PS、JTAG模式):1、對FPGA/CPLD進行配置或編程；2、對配置器件EPCSx編程；3、訪問和編輯FPGA內部RAM；4、調試Nios2，完成SOPC設計；5、支持SignalTapII 嵌入式邏輯分析儀。

(2)USB到UART串行通信轉換：1、通過USB與FPGA串行通信，實現PC與FPGA的串行通信，且無需RS232電平轉換；2、通過USB與單片機的串行通信，實現PC與通用單片機的UART串行通信；3、通過USB對STC等系列單片機進行直接編程開發，無需電平轉換。

☆ ByteBlasterMV編程器一個（可對isp單片機編程）。

☆ 5功能智能邏輯筆：可顯示高電平、低電平、中電平、高阻態、脈沖信號。注意有“高阻態”測試功能。

☆ 獨立的標準時鐘頻率20個。20MHZ-0.5HZ。

☆ 電源有自動保護的+5V，+12V、-12V、、+3.3V、2.5V+、1.2V。

☆ 8個LED放光二級管，8個乒乓開關。

KX_DN系統部分實驗

 注：以下實驗根據系統配置來對應完成

4.1  針對HDL設計的EDA基本實驗與設計

實驗4-1．計數器設計

實驗4-2．多路選擇器設計

實驗4-3．8位全加器設計

實驗4-4．原理圖輸入法設計頻率計

實驗4-5．十六進制7段數碼顯示譯碼器設計

實驗4-6  數碼掃描顯示電路設計

實驗4-7  半整數與奇數分頻器設計

實驗4-8  �？煽赜嫈灯髟O計

實驗4-9  VGA彩條信號顯示控制電路設計

實驗4-10  移位相加型8位硬件乘法器設計

實驗4-11  移位寄存器設計

實驗4-12  串行靜態顯示控制電路設計

4.2 針對LPM宏模塊應用的EDA實驗與設計

實驗4-13．查表式硬件運算器設計

實驗4-14. 正弦信號發生器設計

實驗4-15. 八位數碼顯示頻率計設計

實驗4-16．簡易邏輯分析儀設計

實驗4-17.  DDS正弦信號發生器設計

實驗4-18.  移相信號發生器設計

實驗4-19.  4X4陣列鍵盤鍵信號檢測電路設計

實驗4-20.  VGA簡單圖像顯示控制模塊設計

實驗4-21  SPWM脈寬調制控制系統設計

實驗4-22  基于DES數據加密標準的加解密系統設計

實驗4-23  線性反饋移位寄存器設計

實驗4-24  步進電機細分控制電路設計

實驗4-25  基于FT245BM的USB通信控制模塊設計

實驗4-26  直流電機綜合測控系統設計

實驗4-27  VGA動畫圖像顯示控制電路設計

實驗4-28  AM幅度調制信號發生器設計

4.3  針對狀態機應用的EDA實驗與設計

實驗4-29  序列檢測器設計

實驗4-30  ADC采樣控制電路設計

實驗4-31  數據采集模塊設計

實驗4-32  五功能智能邏輯筆設計

實驗4-33  比較器加DAC器件實現ADC轉換功能電路設計

實驗4-34  通用異步收發器UART設計

實驗4-35  點陣型與字符型液晶顯示器驅動控制電路設計

實驗4-36  串行ADC/DAC控制電路設計

實驗4-37  硬件消抖動電路設計

實驗4-38  數字彩色液晶顯示控制電路設計

實驗4-39  狀態機控制串/并轉換8數碼靜態顯示電路設計

實驗4-40  基于FPGA的紅外雙向通信電路設計

4.4  EDA綜合實驗與設計

實驗4-41  樂曲硬件演奏電路設計

實驗4-42  正交幅度調制與解調系統實現

實驗4-43  基于UART串口控制的模型電子琴設計

實驗4-44  基于M9K RAM型LPM移位寄存器設計

實驗4-45  單片全數字型DDS函數信號發生器綜合設計

實驗4-46  乒乓球游戲電路設計

實驗4-47  PS2鍵盤控制模型電子琴電路設計

實驗4-48  GPS應用的通信電路設計

實驗4-49  在ModelSim上進行4位計數器仿真

實驗4-50  在ModelSim上進行16位累加器設計仿真

第五章 SOPC實驗與設計

實驗5-1  基于SOPC的多功能數字鐘設計

實驗5-2  彩色液晶顯示控制電路設計

實驗5-3  基于Nios II的直流電機控制

實驗5-4  自定制硬件乘法器

實驗5-5  硬件樂曲演播系統設計

實驗5-6  基于UART的I2C總線傳輸

實驗5-7  基于Nios II的等精度頻率計設計

第六章 單片機系統綜合實驗  

6.1  單片機基本實驗

實驗6-1．存儲器塊清零程序設計

實驗6-2  二進制到BCD轉換程序設計

實驗6-3  十六進制到ASCII碼轉換程序設計

實驗6-4  存儲塊移動程序設計

實驗6-5  多分支程序

實驗6-6  數據排序程序設計.

實驗6-7  P1口輸入、輸出實驗

實驗6-8  交通燈控制（軟件延時法）

實驗6-9  交通燈控制（定時器延時法）

實驗6-10  計數器應用實驗

實驗6-11  外部中斷實驗

實驗6-12  定時器實驗1（P1口狀態取反）

實驗6-13  定時器輸出PWM實驗

實驗6-14  外部中斷實驗

6.2  單片機擴展和接口實驗與設計

實驗6-15  單片機串口擴展

實驗6-16  鍵盤與液晶顯示控制

實驗6-17  單片機串行通信和紅外雙向通信

實驗6-18  單片機擴展X5045看門狗器件

實驗6-19  單片機擴展DS1302時鐘/日歷器件

實驗6-20  SPI串行DAC TLV5637與單片機的接口

實驗6-21  串行精密ADC器件ADS1100與單片機的接口

實驗6-22  串行高速ADC器件ADS7816與單片機的接口

實驗6-23  高速微功耗串行ADC器件TLV2541與單片機的接口

實驗6-24  雙通道A/D轉換芯片ADC0832與單片機的接口

實驗6-25  高速同步10位串行A/D轉換器與單片機的接口

第七章 單片機擴展FPGA綜合實驗與設計

實驗7-1  單片機串行擴展FPGA系統設計

實驗7-2  單片機數據交換FPGA擴展電路設計

實驗7-3  擴展外部數據存儲器的單片機與FPGA擴展系統設計

實驗7-4  四通道PWM信號發生器及其單片機控制系統設計

實驗7-5  移相信號發生器的FPGA與單片機擴展系統設計

實驗7-6  里薩如圖波形發生器的單片機與FPGA擴展系統設計

實驗7-7  數字電壓表FPGA單片機的系統設計

實驗7-8  數字頻率計與單片機串行通信接口功能設計

實驗7-9  直流電機測控單片機與FPGA擴展系統設計

實驗7-10  等精度頻率/脈寬/占空比/相位多功能測試儀設計

第八章 基于單片機8051/8088微機原理IP核的FPGA片上系統SOC設計

實驗8-1．單片機串口擴展FPGA片上系統SOC設計

實驗8-2．擴展外部數據存儲器的FPGA單片系統設計

實驗8-3．四通道PWM信號發生器及單片系統設計

實驗8-4．移相信號發生器的FPGA片上系統SOC設計

實驗8-5．里薩如圖波形發生器的FPGA片上系統設計

實驗8-6．數字電壓表FPGA單片系統SOC設計

實驗8-7．數字頻率計與單片機串行通信接口功能設計

實驗8-8．直流電機測控FPGA單片系統設計

實驗8-9．等精度頻率計FPGA單片系統設計

實驗8-10．基于FPGA的紅外雙向通信單片系統設計

實驗8-11. 頻率和占空比可數控方波信號發生器設計示例

實驗8-12. 8052 IP核等精度頻率計/GPS應用聯合設計

實驗8-13. 8051核控制DS18B20數字溫度模塊

實驗8-14. 8051核驅動LCD128X64

實驗8-15. 基本8088和8253核應用

實驗8-16. 基本8088系統的GPS應用模塊

實驗8-17. 8088系統的DMA核應用

實驗8-18. 8088系統UART核應用

實驗8-19. 8086經典微機片上系統構建