基于fpga和51单片机信号发生器设计与实现

《基于fpga和51单片机信号发生器设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于fpga和51单片机信号发生器设计与实现时间：2012-06-0613:59:38来源：电子设计工程http://www.100102.com刘灿，代永红，肖伟，梅卫龙摘要：为了降低传统函数信号发生器成本，改善函数信号发生器低频稳定性，本文结合FPGA和51单片机设计并实现了产生以0．596Hz频率精度各种函数信号。函数信号频率、波形、幅度由51单片机控制，并用LCD显示函数信号相关信息。本文设计的信号发生器易维护、可以软件升级，从而得到更高频率精度的函数信号满足不同场合设计的需要。关键词：FPGA；51单片机；信号发生器；升级   信号发生器又称为波形发生器是一种常用的信号源

2、并且广泛应用于电子电路、通信、控制和教学实验等领域的重要仪器之一。为了降低传统函数信号发生器成本，改善信号发生器低频稳定性。笔者结合FPGA和51单片机产生0．596Hz频率精度函数信号。笔者设计通过51单片机控制函数信号类型以及相关参数，用户可通过按键设置需要的波形、波形幅度、波形频率以及方波的占空比、相位。本文设计方案不仅具有良好的经济前景，也可以为当代高等教育深化改革做一个参考方向。1系统设计方案1．1系统硬件设计   本文中设计中硬件包括EP2C8Q20818N芯片和C8051F0201单片机、DAC0800芯片，T6963的LCD。本文中主要利用FPGA(EP2C8Q20

3、818N)桥接控制LCD、4×4键盘和DAC0800(C8051单片机和DAC0800有一条基准电压信号)，系统硬件设计框图如图2所示。本文中函数信号主要由FPGA(EP2C8Q20818N)产生；C8051单片机用作分析处理用户信息、给DAC0800提供基准电压以及控制FPGA(EP2C8Q20818N)产生需要用户的函数信号。1．1．1EP2C8Q20818N简介   EP2C8Q20818N是ALTERA公司推出一款嵌入式FPGA(现场可编程门阵列)芯片。具有182管脚。下面列出它的特性表，如图1所示。1．1．2C8051F0201简介   C8051F0201(以下简称51

4、单片机)器件是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有32个数字I／O引脚。此款51单片机具有高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核(可达25MIPS)。全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)。12位、100ksps的8通道ADC，带PGA和模拟多路开关。8位500ksps的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关两个12位DAC，具有可编程数据更新方式。64K字节可在系统编程的FLASH存储器。4352(4096+256)字节的片内RAM，可寻址64k字节地址空间的外部数据存储器接口。硬件实现的SPI、SmBus／I2C和两个UART串行接口，5个通用的16位定时器。具有5

5、个捕捉／比较模块的可编程计数器／定时器阵。列片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器，每个MCU都可在工业温度范围(-45～+85℃)内用2．7～3．6V的电压工作。端口I／O、／RST和JTAG引脚都容许5V的输入信号电压。1．2C8051单片机软件设计   C8051单片机软件主要包括按键处理函数、信号发生器控制函数、初始化函数、LCD显示函数、D／A函数以及主函数。软件设计的主程序流程框图如图3所示，子函数详细功能如表1所示。　1．3FPGA(EP2C8Q20818N)软件设计   本文中主要采用VerilogHDL语言设计。主要包括片选模块、时钟驱动模块、键盘扫描模块、传

6、出信号模块、LCD模块、DAC0800模块以及指示灯模块。详细功能如表2所示。1．4FPGA核心程序代码，DAC0800模块程序  2测试结果3结束语   本文中运用FPGA和51单片机结合起来制作一个信号发生器。这样不仅能够锻炼学生单片机和FPGA的使用更能让学生学习到如何将FPGA和单片机联合通信使用。本文设计中可以对函数信精度进行升级，从而满足不同场合的函数信号需求。本文中提倡一种将单片机和FPGA结合到一起的学习方式，可以为现代教育改革提供一个参考方向。原文网址:http://www.100102.com/app/mcu/index_3.htm