信號(hào)發(fā)生器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………1</p><p>　　1 緒論 ………………………………………………………………………………2</p><p>　　1.1 信號(hào)發(fā)生器簡(jiǎn)介……………………………………………………………2</p>

2、<p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)目的………………………………………………………………2</p><p>　　2 課程設(shè)計(jì)環(huán)境 ……………………………………………………………………2</p><p>　　2.1 Quartus II簡(jiǎn)介 ……………………………………………………2</p><p>　　2.2 VHDL簡(jiǎn)介 ………………………………………

3、…………………………3</p><p>　　3 信號(hào)發(fā)生器原理 …………………………………………………………………4</p><p>　　3.1 脈沖發(fā)生器原理 …………………………………………………………4</p><p>　　3.2 DDS原理……………………………………………………………………4</p><p>　　3.3 D

4、/A轉(zhuǎn)換器原理……………………………………………………………5</p><p>　　3.4 波形產(chǎn)生原理 ……………………………………………………………5 </p><p>　　4 信號(hào)發(fā)生器的模塊 ………………………………………………………………6</p><p>　　4.1 頻率控制塊 ………………………………………………………………6</p&

5、gt;<p>　　4.2 波形控制塊 ………………………………………………………………7</p><p>　　4.3 LPM_ROM宏功能塊 ………………………………………………………7</p><p>　　4.4 三位選擇器 ………………………………………………………………8</p><p>　　5 Quartus II 仿真 …………

6、……………………………………………………8</p><p>　　5.1 波形仿真圖 ………………………………………………………………9</p><p>　　5.2 SignalTap II File 仿真 ……………………………………………10</p><p>　　6 心得體會(huì) ………………………………………………………………………11</p>

7、<p>　　7 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………12</p><p>　　附錄A 信號(hào)發(fā)生器原理圖………………………………………………………13</p><p>　　附錄B SignalTap II File 仿真圖…………………………………………13</p><p>　　附錄C 模塊程序……………………………………

8、……………………………14</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子測(cè)量技術(shù)被廣泛應(yīng)用在電子、機(jī)械、醫(yī)療、</p><p>　　測(cè)控及航天等各個(gè)領(lǐng)域，而電子測(cè)量技術(shù)要用到各種形式的高質(zhì)量信號(hào)源，因此</p><p>　　任意波形發(fā)生器的研制就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。<

9、;/p><p>　　本文便是基于DDS(Direet Digital Synthesis)技術(shù)進(jìn)行任意波形發(fā)生器研制的。要求可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波與鋸齒波等常規(guī)波形，而且能夠產(chǎn)生任意波形，從而滿足研究的需要。具體工作如下：</p><p>　　(一)介紹信號(hào)發(fā)生器的產(chǎn)生原理，闡述頻率合成技術(shù)的各種方式與技術(shù)對(duì)比情況，并選定直接數(shù)字頻率合成技術(shù)進(jìn)行研制。</p><p&

10、gt;　　(二)介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)構(gòu)成與功能實(shí)現(xiàn)，并對(duì)系統(tǒng)部件進(jìn)行逐一細(xì)述。</p><p>　　選用單片機(jī)作為控制模塊，使用FPGA實(shí)現(xiàn)DDS功能作為技術(shù)核心，并對(duì)外圍</p><p>　　電路的設(shè)計(jì)與接口技術(shù)進(jìn)行分析。</p><p>　　(三)講述DDS的工作原理、工作特點(diǎn)與技術(shù)指標(biāo)，并基于EDA技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)使用相位累加器與波形ROM等模塊，實(shí)現(xiàn)DDS功

11、能。同時(shí)輔以使能模塊與行列式鍵盤，實(shí)現(xiàn)各種波形的靈活輸出。</p><p>　　(四)給出系統(tǒng)產(chǎn)生的測(cè)試數(shù)據(jù)，并對(duì)影響頻譜純度的雜散與噪聲產(chǎn)生的原</p><p><b>　　因進(jìn)行分析。</b></p><p>　　關(guān)鍵詞：電子測(cè)量；任意波形發(fā)生器；DDS；單片機(jī)；FPGA</p><p><b>　　1

12、緒論</b></p><p>　　1.1 信號(hào)發(fā)生器簡(jiǎn)介</p><p>　　信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。它能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波等，在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號(hào)或脈沖信號(hào)運(yùn)載出去，就需要

13、能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的信號(hào)發(fā)生器。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用FPGA來(lái)設(shè)計(jì)制作多功能信號(hào)發(fā)生器。該信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、三角波、方波等波形。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)目的</p><p>　　1、了解高速DA芯片TLC5602

14、的工作原理。</p><p>　　2、了解用DDS的工作原理。</p><p>　　3、了解對(duì)內(nèi)部LPM-ROM模塊的調(diào)用。</p><p><b>　　2 課程設(shè)計(jì)環(huán)境</b></p><p>　　2.1 Quartus II簡(jiǎn)介</p><p>　　Quartus II 是Altara公司的綜

15、合性PLD/FPGA開發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多種設(shè)計(jì)輸入形式，內(nèi)嵌自有的綜合器以及仿真器，可以完成從設(shè)計(jì)輸入到硬件配置的完整PLD設(shè)計(jì)流程。</p><p>　　Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用，除了可以使用Tcl腳本完成設(shè)計(jì)流程外，提供了完善的用戶圖形界面設(shè)計(jì)方式。具

16、有運(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中，易學(xué)易用等特點(diǎn)。</p><p>　　Quartus II支持Altera的IP核，包含了LPM/MegaFunction宏功能模塊庫(kù)，使用戶可以充分利用成熟的模塊，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、加快了設(shè)計(jì)速度。對(duì)第三方EDA工具的良好支持也使用戶可以在設(shè)計(jì)流程的各個(gè)階段使用熟悉的第三方EDA工具。</p><p>　　此外，Quartus II 通過(guò)和DSP Bu

17、ilder工具與Matlab/Simulink相結(jié)合，可以方便地實(shí)現(xiàn)各種DSP應(yīng)用系統(tǒng)；支持Altera的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）開發(fā)，集系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開發(fā)、可編程邏輯設(shè)計(jì)于一體，是一種綜合性的開發(fā)平臺(tái)。</p><p>　　MaxplusII 作為Altera的上一代PLD設(shè)計(jì)軟件，由于其出色的易用性而得到了廣泛的應(yīng)用。目前Altera已經(jīng)停止了對(duì)Maxplus II 的更新支持，Quartus II

18、 與之相比不僅僅是支持器件類型的豐富和圖形界面的改變。Altera在Quartus II 中包含了許多諸如SignalTap II、Chip Editor和RTL Viewer的設(shè)計(jì)輔助工具，集成了SOPC和HardCopy設(shè)計(jì)流程，并且繼承了Maxplus II 友好的圖形界面及簡(jiǎn)便的使用方法。</p><p>　　Altera Quartus II 作為一種可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境, 由于其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和直觀易

19、用的接口，越來(lái)越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的歡迎。</p><p>　　2.2 VHDL簡(jiǎn)介</p><p>　　VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言）是一種用來(lái)描述數(shù)字系統(tǒng)行為和結(jié)構(gòu)的硬件描述語(yǔ)言，被廣泛的運(yùn)用于描述和仿真各種數(shù)字系統(tǒng)，小到幾個(gè)門，大到許多復(fù)雜集成電路

20、相連的系統(tǒng)。</p><p>　　VHDL誕生于1982年，是由美國(guó)國(guó)防部開發(fā)的一種快速設(shè)計(jì)電路的工具，目前已經(jīng)成為IEEE（The Institute of Electrical and Electronics Engineers）的一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言。相比傳統(tǒng)的電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，VHDL具有多層次描述系統(tǒng)硬件功能的能力，支持自頂向下（Top to Down）和基于庫(kù)（Library Based）的設(shè)計(jì)

21、的特點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)者可以不必了解硬件結(jié)構(gòu)。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手，在頂層進(jìn)行系統(tǒng)方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在方框圖一級(jí)用VHDL對(duì)電路的行為進(jìn)行描述，并進(jìn)行仿真和糾錯(cuò)，然后由工業(yè)界開發(fā)的。</p><p>　　3 信號(hào)發(fā)生器原理</p><p>　　由于本系統(tǒng)由多部分構(gòu)成，在此根據(jù)各部分的基本原理，對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行逐個(gè)分析。</p><p>　　3.1 脈沖發(fā)生器原理</

22、p><p>　　脈沖發(fā)生器就是要產(chǎn)生一個(gè)脈沖波形，而可控脈沖發(fā)生器則是要產(chǎn)生一個(gè)周期和占空比可變的脈沖波形?？煽孛}沖發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)原理比較簡(jiǎn)單，可以簡(jiǎn)單的理解為一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻的過(guò)程。通過(guò)改變計(jì)數(shù)器的上限值來(lái)達(dá)到改變周期的目的，通過(guò)改變電平翻轉(zhuǎn)的閾值來(lái)達(dá)到改變占空比的目的。下面舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明其工作原理。</p><p>　　假如有一個(gè)計(jì)數(shù)器T對(duì)時(shí)鐘分頻，其計(jì)數(shù)的范圍是從0

23、～N，另取一個(gè) M（0≤M≤N），若輸出為Q，那么Q只要滿足條件</p><p>　　時(shí)，通過(guò)改變N值，即可改變輸出的脈沖波的周期；改變M值，即可改變脈沖波的占空比。這樣輸出的脈沖波的周期和占空比分別為：</p><p><b>　　3.2 DDS原理</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用調(diào)用宏單元中得計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)波形數(shù)據(jù)地址的

24、尋找，用三選一數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)波形的選擇。在上述的頻率的控制的程序，是基于DDS原理的基礎(chǔ)編程的。需要計(jì)算出它的初值后，在送到分頻器中。在傳統(tǒng)的DDS中，頻率控制字和系統(tǒng)時(shí)鐘決定了輸出時(shí)鐘的頻率。由DDS原理知道，它由累加器和相位寄存器兩部分組成，由外部送入頻率控制字。DDS系統(tǒng)的參考時(shí)鐘源通常是一個(gè)具有高穩(wěn)定性的晶體振蕩器，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分提供同步時(shí)鐘。頻率字(FSW)實(shí)際上是相位增量值(二進(jìn)制編碼)，作為相位累加器的累加值。相位

25、累加器在每一個(gè)參考時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)，累加一次頻率字，其輸出相應(yīng)增加一個(gè)步長(zhǎng)的相位增量。我們只是用來(lái)實(shí)現(xiàn)波形的一個(gè)簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器，所以直接用QuartusII中得宏功能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3.3 D/A轉(zhuǎn)換器原理</p><p>　　DA轉(zhuǎn)換器相對(duì)于AD轉(zhuǎn)換器在時(shí)序上要求相對(duì)較低，使用比較簡(jiǎn)單，在此處不作詳細(xì)敘述。本實(shí)驗(yàn)要求使用開發(fā)平臺(tái)上現(xiàn)有的并行D/A轉(zhuǎn)換器TLC5602來(lái)產(chǎn)生四種頻

26、率可調(diào)的波形：正弦波、方波、三角波。</p><p>　　三角波產(chǎn)生的原理比較簡(jiǎn)單我們可以采用0-255-0的循環(huán)加減法計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。方波產(chǎn)生的原理是讓計(jì)數(shù)器在0和255時(shí)各保持輸出半個(gè)周期。正弦波的產(chǎn)生比較復(fù)雜，一般采用查表法來(lái)實(shí)現(xiàn)，正弦表值可以用MATLAB，C等程序語(yǔ)言生成。在一個(gè)周期取樣點(diǎn)越多則輸出的波形失真度越小，但是點(diǎn)越多存儲(chǔ)正弦波表值所需要的空間就越大，編寫就越復(fù)雜。在要求不是很嚴(yán)格的情況下取64個(gè)

27、點(diǎn)就可以了。</p><p>　　正弦波波形數(shù)據(jù)ROM可以由多種方式實(shí)現(xiàn)，如邏輯方式在FPGA中實(shí)現(xiàn)，或利用LPM-ROM來(lái)實(shí)現(xiàn)。相比之下，LPM-ROM實(shí)現(xiàn)起來(lái)更快，更方便。LPM-ROM模塊只有在含有EAB的器件上才能使用。</p><p>　　在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們將這三種波形的數(shù)據(jù)均放入LPM-ROM內(nèi)，我們只需要對(duì)每種波形的起始地址進(jìn)行控制即可實(shí)現(xiàn)對(duì)四種波形的控制輸出。</p&g

28、t;<p>　　3.4波形的產(chǎn)生原理</p><p>　　在QuartusII開發(fā)環(huán)境下搭建系統(tǒng)模型、仿真及下載，并采用嵌入式邏輯分析儀分析和驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該系統(tǒng)可以完成多位頻率控制字的累加，能夠產(chǎn)生正弦波、方波和三角波，具有良好的實(shí)時(shí)性。</p><p>　　DDS可以根據(jù)ROM中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的不同產(chǎn)生多種波形。在QuartusII開發(fā)環(huán)境下搭建DDS系統(tǒng)模型需要訂制波形存儲(chǔ)

29、器ROM，根據(jù)所需精度的不同，ROM中存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)數(shù)也不同。當(dāng)所需波形數(shù)據(jù)非常簡(jiǎn)單時(shí)，可以在QuartusII中定制ROM時(shí)直接將數(shù)據(jù)寫入新建的mif文件，然后保存即可，當(dāng)所需波形數(shù)據(jù)較為復(fù)雜時(shí)，可以通過(guò)Matlab來(lái)自動(dòng)生成所需波形的幅度數(shù)據(jù)，然后再通過(guò)調(diào)用mif文件來(lái)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。</p><p>　　例如：正弦信號(hào)的產(chǎn)生，可由Matlab程序</p><p>　　x=linspace

30、(0,2*批，1024)；</p><p>　　y=127.5*sin(x)+127.5</p><p>　　z=round(y)</p><p><b>　　生成數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　所以要根據(jù)實(shí)際的需要來(lái)綜合考慮存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)。將上述指令在Matlab環(huán)境中運(yùn)行之后就能夠得到所需mif文件。</p

31、><p>　　在mif文件生成之后需要將此文件添加進(jìn)入DDS系統(tǒng)的ROM中，然后進(jìn)行全局的編譯，編譯通過(guò)后就可以進(jìn)行工程的下載。具體的波形可以通過(guò)示波器來(lái)分析，或者使用Quartus II自帶的嵌入式邏輯分析儀來(lái)分析。在使用嵌入式邏輯分析儀分析和觀察時(shí)，采樣信號(hào)要根據(jù)DDS的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)確定，待測(cè)信號(hào)設(shè)定為DDS的輸出信號(hào)，當(dāng)工程下載到FPGA芯片后，待測(cè)信號(hào)通過(guò)USB-BLASTER反饋至嵌入式邏輯分析儀中，選擇不同

32、的數(shù)據(jù)類型，可以觀察到以十進(jìn)制數(shù)據(jù)表示的數(shù)字信號(hào)或者以實(shí)際波形表示的模擬信號(hào)。</p><p><b>　　信號(hào)發(fā)生器的模塊</b></p><p><b>　　4.1頻率控制塊</b></p><p>　　這種發(fā)生器的信號(hào)不是由振蕩器直接產(chǎn)生，而是以高穩(wěn)定度石英振蕩器作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源，利用頻率合成技術(shù)形成所需之任意頻率的信

33、號(hào)，具有與標(biāo)準(zhǔn)頻率源相同的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。輸出信號(hào)頻率通?？砂词M(jìn)位數(shù)字選擇，最高能達(dá)11位數(shù)字的極高分辨力。頻率除用手動(dòng)選擇外還可程控和遠(yuǎn)控，也可進(jìn)行步級(jí)式掃頻，適用于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。直接式頻率合成器由晶體振蕩、加法、乘法、濾波和放大等電路組成，變換頻率迅速但電路復(fù)雜，最高輸出頻率只能達(dá)1000兆赫左右。用得較多的間接式頻率合成器是利用標(biāo)準(zhǔn)頻率源通過(guò)鎖相環(huán)控制電調(diào)諧振蕩器（在環(huán)路中同時(shí)能實(shí)現(xiàn)倍頻、分頻和混頻），使之產(chǎn)生并輸出各種所需

34、頻率的信號(hào)。</p><p>　　圖1 頻率控制元件圖</p><p><b>　　4.2 波形控制</b></p><p>　　它能產(chǎn)生某些特定的周期性時(shí)間函數(shù)波形（主要是正弦波、方波、三角波、鋸齒波和脈沖波等）信號(hào)。頻率范圍可從幾毫赫甚至幾微赫的超低頻直到幾十兆赫。除供通信、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)試用外，還廣泛用于其他非電測(cè)量領(lǐng)域。圖2為產(chǎn)生

35、上述波形的方法之一，將積分電路與某種帶有回滯特性的閾值開關(guān)電路（如施米特觸發(fā)器）相連成環(huán)路，積分器能將方波積分成三角波。施米特電路又能使三角波上升到某一閾值或下降到另一閾值時(shí)發(fā)生躍變而形成方波，頻率除能隨積分器中的RC值的變化而改變外，還能用外加電壓控制兩個(gè)閾值而改變。將三角波另行加到由很多不同偏置二極管組成的整形網(wǎng)絡(luò)，形成許多不同斜度的折線段，便可形成正弦波。另一種構(gòu)成方式是用頻率合成器產(chǎn)生正弦波，再對(duì)它多次放大、削波而形成方波，再將

36、方波積分成三角波和正、負(fù)斜率的鋸齒波等。對(duì)這些函數(shù)發(fā)生器的頻率都可電控、程控、鎖定和掃頻，儀器除工作于連續(xù)波狀態(tài)外，還能按鍵控、門控或觸發(fā)等方式工作。</p><p>　　圖2 波形控制元件圖</p><p>　　4.3 LPM_ROM宏功能塊</p><p>　　在QuartusII中對(duì)Altera宏功能模塊和LPM函數(shù)進(jìn)行例化。</p><p

37、>　　Altera推薦使用MegaWizard Plug-In Manager對(duì)宏功能模塊進(jìn)行例化以及建立自定義宏功能模塊變量。此向?qū)⑻峁┮粋€(gè)供自定義和參數(shù)化宏功能模塊使用的圖形界面，并確保正確設(shè)置所有宏功能模塊的參數(shù)。</p><p>　　圖3 宏功能元件圖</p><p><b>　　三位選擇器</b></p><p>　　如圖所

38、示：sel為控制輸入端，假設(shè)sel[1..0]=00時(shí)，data2x有效，則result[7..0]輸出data2x端。以此類推，sel[1..0]=10時(shí)，data1x有效，則result[7..0]輸出data1x端。sel[1..0]=01時(shí)，data0x有效，則result[7..0]輸出data0x端。</p><p><b>　　圖4 三位選擇器圖</b></p>

39、<p>　　整體設(shè)計(jì)使用時(shí)鐘控制頻率的改變代替頻率控制模塊。</p><p>　　Quartus II仿真</p><p><b>　　波形仿真圖</b></p><p><b>　　圖5 三角波仿真圖</b></p><p>　　圖6 正弦波撥動(dòng)開關(guān)置0圖</p><

40、p>　　圖7 正弦波撥動(dòng)開關(guān)置1圖</p><p><b>　　圖8 矩形波仿真圖</b></p><p>　　SignalTap II File 仿真</p><p>　　在完成設(shè)計(jì)并編譯工程后，建立SignalTap II (.stp)文件并加入工程、配置STP文件、編譯并下載設(shè)計(jì)到FPGA、在Quartus II軟件中顯示被測(cè)信號(hào)

41、的波形、在測(cè)試完畢后將該邏輯分析儀從項(xiàng)目中刪除。以下描述設(shè)置 SignalTap II 文件的基本流程：---1．設(shè)置采樣時(shí)鐘。采樣時(shí)鐘決定了顯示信號(hào)波形的分辨率，它的頻率要大于被測(cè)信號(hào)的最高頻率，否則無(wú)法正確反映被測(cè)信號(hào)波形的變化。SignalTap II在時(shí)鐘上升沿將被測(cè)信號(hào)存儲(chǔ)到緩存。---2．設(shè)置被測(cè)信號(hào)?？梢允褂肗ode Finder 中的 SignalTap II 濾波器查找所有預(yù)綜合和布局布線后的SignalTap I

42、I 節(jié)點(diǎn)，添加要觀察的信號(hào)。邏輯分析器不可測(cè)試的信號(hào)包括：邏輯單元的進(jìn)位信號(hào)、PLL的時(shí)鐘輸出、JTAG引腳信號(hào)、LVDS（低壓差分）信號(hào)。---3．配置采樣深度、確定RAM的大小。SignalTap II所能顯示的被測(cè)信號(hào)波形的時(shí)間長(zhǎng)度為Tx，計(jì)算公式如下：---Tx=N×Ts---N為緩存中存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)數(shù)，Ts為采樣時(shí)鐘的周期。---4．設(shè)置buffer acquisition m</p><p

43、><b>　　6 心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我能夠熟練地運(yùn)用 Quartus II，了解了DDS工作的特點(diǎn)和方式掌握了在Quartus II環(huán)境下對(duì)FPGA設(shè)計(jì)，構(gòu)建DDS的技術(shù)，發(fā)揮了任意波形輸出的靈活性。</p><p>　　對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，通過(guò)具體數(shù)據(jù)的分析，得知系統(tǒng)的穩(wěn)定度、輸出波形的樣式等具體指標(biāo)，解決操作過(guò)程中存在

44、的問(wèn)題。在發(fā)揮設(shè)計(jì)的功效之外，也發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)的一些局限性。</p><p>　　介紹了以直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)為基礎(chǔ)的波形信號(hào)發(fā)生器工作原理和設(shè)計(jì)過(guò)程，并在FPGA實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了滿足各功能指標(biāo)的信號(hào)發(fā)生器。系統(tǒng)硬件除需外加濾波整形電路外，其余部分均可在FPGA開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)KH－310上集成開發(fā)，系統(tǒng)軟件可在Quartus下編寫代碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息處理和控制操作等功能。</p><p&

45、gt;<b>　　7 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉衛(wèi)國(guó) MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M] 高等教育出版社 2006</p><p>　　[2] 周登榮．任意波形發(fā)牛器的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．成都．電子科技大學(xué)．2007</p><p>　　[3] 江國(guó)強(qiáng).EDA技術(shù)與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社.2010</p>

46、<p>　　[4] 韓素敏,鄭征.基于VHDL的正弦波發(fā)生器設(shè)計(jì)[N].陜西工學(xué)院學(xué)報(bào),2003</p><p><b>　　信號(hào)發(fā)生器原理圖</b></p><p>　　SignalTap II File 仿真圖</p><p><b>　　正弦波</b></p><p><b

47、>　　三角波</b></p><p><b>　　模塊程序</b></p><p><b>　　頻率控制塊</b></p><p>　　利用按鍵實(shí)現(xiàn)頻率的選擇的程序：</p><p>　　library ieee;</p><p>　　use ieee.st

48、d_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_arith.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　entity clkout is</p><p>　　port( Clk : in std_logic;

49、 --時(shí)鐘輸入</p><p>　　Rst : in std_logic; --復(fù)位輸入</p><p>　　NU,ND : in std_logic; --輸入：控制頻率的改變</p><p>　　--key : in std_logic; --輸入：控制波形的改變</p><p&g

50、t;　　Fout : out std_logic --時(shí)鐘輸出</p><p><b>　　);</b></p><p>　　end clkout;</p><p>　　--------------------------------------------------------------------</p>

51、<p>　　architecture behave of clkout is</p><p>　　signal M_Buffer : std_logic_vector(19 downto 0);</p><p>　　signal N_Count :std_logic_vector(14 downto 0);</p><p>　　signal clkin

52、 : std_logic;</p><p>　　signal Clk_Count : std_logic_vector(22 downto 0); --產(chǎn)生一個(gè)低速時(shí)鐘，用于按鍵判斷</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　process(Clk) --計(jì)數(shù)器累加</p><p>

53、;<b>　　begin</b></p><p>　　if(Clk'event and Clk='1') then</p><p>　　if(N_Count=M_Buffer+M_Buffer) then N_Count<="000000000000000";</p><p>　　else

54、N_Count<=N_Count+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　end process;</p><p>　　process(Clk) --波形判斷</p><p&

55、gt;　　begin if(Clk'event and Clk='1') then</p><p>　　if(N_Count<M_Buffer) then Fout<='1';</p><p>　　elsif(N_Count>M_Buffer and N_Count<M_Buffer+M_Buffer)</p>

56、;<p>　　then Fout<='0';</p><p>　　end if; end if;</p><p>　　end process;</p><p>　　process(Clk)</p><p>　　begin if(Clk'event and Clk='1'

57、;) then</p><p>　　Clk_Count<=Clk_Count+1;</p><p><b>　　end if;</b></p><p>　　clkin<=Clk_Count(22);</p><p>　　end process;</p><p>　　process(cl

58、kin) --頻率及占空比的改變1</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　if(clkin'event and clkin='0') then</p><p>　　if(Rst='0') then</p><p>　　M_Buffer<=&q

59、uot;00000000000000100000";</p><p>　　--N_Buffer<="000010000000000";</p><p>　　elsif(NU='0') then M_Buffer<=M_Buffer+1 ;</p><p>　　elsif(ND='0

60、9;) then M_Buffer<=M_Buffer-1;</p><p>　　end if; end if;</p><p>　　end process;</p><p>　　end behave;</p><p><b>　　波形控制塊</b></p><p>　　通過(guò)撥

61、動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)波形的選擇的程序:</p><p>　　library ieee;</p><p>　　use ieee.std_logic_1164.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_unsigned.all;</p><p>　　use ieee.std_logic_arith.all;</p>

62、<p>　　entity addrkey is</p><p>　　port(clk : in std_logic;</p><p>　　key : in std_logic_vector(1 downto 0);</p><p>　　dout : out integer range 767 downt

63、o 0);</p><p><b>　　end ;</b></p><p>　　architecture a of addrkey is</p><p>　　signal q1: integer range 255 downto 0;</p><p>　　signal q2: integer range

64、511 downto 256;</p><p>　　signal q3: integer range 767 downto 512;</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　process(clk,key,q1,q2,q3)</p><p>　　begin if key="

65、;00" or key="11"then</p><p>　　if(clk'event and clk='1')then</p><p>　　if q1=255 then q1<=0;</p><p>　　else q1 <= q1+1;</p><p>　　e

66、nd if; end if;</p><p><b>　　dout<=q1;</b></p><p>　　elsif key="01" then</p><p>　　if(clk'event and clk='1')then</p><p>　　if q2=511

67、 then q2<=256;</p><p>　　else q2 <= q2+1;</p><p>　　end if; end if;</p><p><b>　　dout<=q2;</b></p><p>　　elsif key="10" then</p>

68、<p>　　if(clk'event and clk='1')then</p><p>　　if q3=767 then q3<=512;</p><p>　　else q3 <= q3+1;</p><p>　　end if; end if;</p><p><b>