基于fpga的信號發(fā)生器的設計6波形

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1、鄭州輕工業(yè)學院電子技術課程設計題目________________________________________學生姓名專業(yè)班級學號院（系）電氣信息工程學院指導教師完成時間2012年06月22日基于FPGA的函數(shù)發(fā)生器設計鄭州輕工業(yè)學院課程設計任務書題目基于FPGA的信號發(fā)生器設計專業(yè)、班級學號姓名主要內容、基本要求、主要參考資料等：主要內容：要求學生使用硬件描述語言設計信號發(fā)生器的FPGA源程序，實現(xiàn)如下功能：設計智能信號發(fā)生器，要求實現(xiàn)正弦波、方波、三角波、遞增、遞減斜波和階梯波六種波形?；疽螅?、掌握FPGA的程序設計方法。2、掌握硬件描述語言語法

2、。3、程序設計完成后要求在軟件中實現(xiàn)功能仿真。主要參考資料：1、姜雪松,吳鈺淳.VHDL設計實例與仿真.機械工業(yè)出版社,2007.2、黃志偉.FPGA系統(tǒng)設計與實踐[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.完成期限：2013.6.21—2013.6.25指導教師簽名：課程負責人簽名：2013年6月18日26基于FPGA的函數(shù)發(fā)生器設計目錄摘要I1題目分析12方案選擇22.1波形函數(shù)發(fā)生方案對比選擇22.2波形函數(shù)輸出控制方式選擇23系統(tǒng)細化框圖44各模塊程序設計及仿真54.1遞增斜波模塊54.2遞減斜波模塊64.3三角波模塊74.4階梯波模塊84.5正弦波模塊1

3、04.6方波模塊114.7輸出波形選擇模塊125系統(tǒng)聯(lián)調測試分析146設計總結16參考文獻17附錄1826基于FPGA的函數(shù)發(fā)生器設計基于FPGA的函數(shù)發(fā)生器設計摘要隨著基于CPLD的EDA技術的發(fā)展和應用領域的擴大與深入，EDA技術在電子信息、通信、自動控制及計算機等領域的重要性日益突出。作為一個學電子信息專業(yè)的學生，我們必須不斷地去了解更多的新產品信息，這就更加要求我們對EDA有個全面的認識。信號發(fā)生器在我們的日常中有很重要的應用，用VHDL語言去實現(xiàn)設計將會使我們對本學科知識可以更好地掌握。函數(shù)發(fā)生器是一種多波形的信號源，它可以產生方波、三角波、鋸齒波，

4、甚至任意波形。本設計是一個基于VHDL的采用自頂向下設計方法實現(xiàn)的信號發(fā)生器，該設計方法具有外圍電路簡單，程序修改靈活和調試容易等特點，并通過計算機仿真和實驗證明了設計的正確性。關鍵字FPGAVHDL函數(shù)發(fā)生器26基于FPGA的函數(shù)發(fā)生器設計1題目分析要求設計一個函數(shù)發(fā)生器，該函數(shù)發(fā)生器能夠產生遞增斜波、遞減斜波、方波、三角波、正弦波、及階梯波，并且可以通過選擇開關選擇相應的波形輸出；系統(tǒng)具有復位的功能；通過按鍵確定輸出的波形及確定是否輸出波形。FPGA是整個系統(tǒng)的核心，構成系統(tǒng)控制器，波形數(shù)據(jù)生成器，加法器，運算/譯碼等功能。通過以上分析設計要求完成的功能，

5、確定函數(shù)發(fā)生器可由遞增斜波產生模塊、遞減斜波產生模塊、三角波產生模塊、階梯波產生模塊、正弦波產生模塊、方波產生模塊和輸出波形選擇模塊組成，以及按鍵復位控制和時鐘輸入。由此可確定為：圖1-1系統(tǒng)的總體原理框波形發(fā)生模塊時鐘clk復位reset波形輸出選擇模塊26基于FPGA的函數(shù)發(fā)生器設計2方案選擇2.1波形函數(shù)發(fā)生方案對比選擇波形函數(shù)發(fā)生是本設計的最重要的部分，實現(xiàn)函數(shù)發(fā)生的途徑也有很多，因此必須選擇一種易于實現(xiàn)且精度高的方案，以此來提高本設計的實用性。方案一：通過單片機控制D/A，輸出三種波形。此方案輸出的波形不夠穩(wěn)定，抗干擾能力弱，不易調節(jié)，而且達不到題目

6、要求的六種波形。方案二：使用傳統(tǒng)的鎖相頻率合成方法。通過芯片IC145152，壓控振蕩器搭接的鎖相環(huán)電路輸出穩(wěn)定性極好的正弦波，再利用過零比較器轉換成方波，積分電路轉換成三角波。此方案，電路復雜，干擾因素多，不易實現(xiàn)。方案三：利用MAX038芯片組成的電路輸出波形。MAX038是精密高頻波形產生電路，能夠產生準確的三角波、方波和正弦波三種周期性波形，但無法實現(xiàn)階梯波和遞增遞減斜波的產生。方案四：利用在系統(tǒng)編程技術和FPGA芯片產生。用VHDL語言編寫程序，調試成功后下載至實驗裝置的芯片上，再利用外接D/A轉換電路實現(xiàn)以上設計功能。此種方案完全可以生成設計要求的

7、6種波形，而且通過軟件仿真可以直觀的觀測的輸出的波形參數(shù)，方便調試和更改波形參數(shù)，外圍電路簡單，減少器件損耗，精度高?；诜桨杆牡耐鈬娐泛唵稳菀讓崿F(xiàn)、波形產生精度高、易于仿真觀測調試的優(yōu)點，因此本設計的函數(shù)發(fā)生器選擇方案四完成波形發(fā)生的全部功能。2.2波形函數(shù)輸出控制方式選擇方案一：控制多路D/A開關輸出方式此種方案為每一路輸出的波形函數(shù)使用一路D/A轉換后輸出，通過控制開關控制每一路D/A是否工作，決定輸出的波形。此種方案可以同時輸出多路波形，但是需要路D/A轉化器，外圍電路復雜，制作成本較高而且控制復雜。方案二：采用數(shù)據(jù)選擇器方式此種方案可以利用VHDL

8、語言寫出數(shù)據(jù)選擇器，然后每種函數(shù)發(fā)生器