基于vhdl信号发生器设计说明书

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1、EDA课程设计报告题目：简易信号发生器姓名：XXX班级：10级通信一班学号：XXXXXXXXXXXX同组人：XXX指导老师：郑亚民、董晓舟39目录一、课程设计内容及要求（一）设计内容（二）设计要求二、系统原理介绍（一）直接数字频率合成（DDS）1、相位累加器2、查找表（二）波形选择模块（三）幅度控制1、乘法电路2、除法电路（四）消除按键抖动三、系统方案论证及设计（一）方案论证（二）系统设计1、按键分配2、直接数字频率合成设计模块（含频率控制）3、数码管模块（显示频率值）394、波形选择模块5、幅度

2、控制模块6、DAC模块电阻的选择四、系统仿真及结果分析（一）系统仿真与调试（二）仿真实验与结果分析1、QuartusⅡ仿真结果2、示波器波形显示3、结果分析五、总结与体会（一）设计总结（二）个人体会39一、课程设计内容及要求（一）设计内容根据直接数字频率合成原理设计简易信号发生器，焊接DAC并将其和FPGA连接，将程序下载到实验板上实现所要求的功能。（二）设计要求1、设计的信号发生器要求频率可调，频率调节通过按键的操作来实现，并且将频率显示在数码管上。2、输出波形可选，要求产生正弦波、三角波、矩形

3、波，并选择其中一种波形输出。3、输出波形幅度可调，也是通过按键操作实现。二、系统原理介绍本课程设计完成简易信号发生器的功能，可以在正弦波，方波，三角波三种波形进行转换，可以通过按键的选择输出波形。可以通过频率控制字按键输出信号的频率，通过幅度控制字按键控制呢输出信号的幅度。再将输出信号的频率显示在数码管上。频率的选择通过直接数字频率合成（DDS）完成将编写好的程序下载到FPGA里，最后在示波器上进行观察，分析计算波形的失真。(一)直接数字频率合成（DDS）39DDS技术是一种把一系列数字量形式的信

4、号通过DAC转换成模拟量的信号合成技术，它是将输出波形的一个完整周期、幅度值都顺序地存放在波形存储器中，通过控制相位增量产生频率、相位可控的波形。DDS电路一班包括基准时钟、相位增量寄存器、相位累加器、波形存储器和低通滤波器等模块。如图所示：DDS原理图1、相位累加器把各个波形在相位上的精度定义为n，于是分辨率相当于1/2^n。用时钟频率fp依次读取数字相位上圆周上各点，这里数字值作为地址，读出相应的ROM中的值，然后经过DAC重构各个波形。每隔一个频率控制字K，读取一个ROM表的值，这样DAC输

5、出的波形f就等于“基频”fclk/2^n的K倍，即DAC输出的波形的频率满足下式：f=K(fclk/2^n);2、查找表查找表的数据可用matlab软件产生（二）波形选择模块39三个ROM查找表分别产生三个波形的数据，最后根据需要输出相应的数据，为此，设计一个三选一的选择电路，这样就可以根据需要，让相应的波形数据输出到DAC的输入端，从而最后产生所需的波形。（一）幅度控制输出波形幅度可调，最小幅度步进100mv。本实验设计使用一个乘法器，是输出波形幅度可以增大，当增大到最大值时，再增大幅度就会回到

6、最初的最小值。（二）消除按键抖动消除按键抖动的时间为5-10ms，本设计选择8ms。即将时钟进行分频，产生周期8ms的时钟信号。即每8ms将按键值输出一次。三、系统方案论证及设计（一）方案论证本设计要求频率步进1KHZ，在产生1KHZ的信号的波形失真不能过高。考虑到系统时钟为24MHZ，如果采用ROM查找表的DDS设计方法，ROM表的数据至少要用到2048个，再设计上很难实现，因此本设计仅仅采用64个数据，将时钟分为256KHZ，这样产生的信号步进为1KHZ。设计要求幅度可调，最高幅度3.3V，根

7、据U/(2^M)*K设计思想，M=5，完成精度为0.1V的幅度调节。（二）系统设计1、按键的分配39Key1:增频按键短按步进为1KHZ，长按步进为10KHZKey2:减频按键短按步进为1KHZ，长按步进为10KHZKey3:波形选择按键一个循环为按四次，一个循环内每按一下按键变换一种波形，第四次为零电平。Key4:调幅按键短按为慢调，长按为快调2、频率调节和数码管显示设计时将直接数字频率合成（含频率控制）模块和数码管显示模块一起封装生成sin_tri一个模块1、波形选择391、幅度调节5、DAC

8、的设计根据要求，D/A转换模块使用分立元件组合而成，放大器使用LM324，D7-D0为八位数据输入口，D7为高位，D0为低位。D/A模块电路图如图7所示。图7.D/A转换模块电路图根据公式u0=Rf(ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3+…)计算出R43=2*R44=4*R45=8*R46=16*R47=32*R48=64*R49=128*R50R50=2*R42因此可以选取R40=R41=R42=1kΩR43=256kΩR44=128kΩR45=64kΩ39R46=32kΩR