资源描述：
《基于eda技术的智能函数发生器的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第8卷第4期2008年2月科学技术与工程Vol.8No.4Feb.2008167121819(2008)421076203ScienceTechnologyandEngineeringZ2008Sci.Tech.Engng.基于EDA技术的智能函数发生器的设计任志平党瑞荣高国旺(光电油气测井与检测教育部重点实验室,西安石油大学,西安710065)摘要函数发生器作为电子系统的重要组成部分,在电子设计领域中起着极其重要的作用。应用VHDL语言,在ALTERA公司的QUARTUSII软件环境下,完成了频率可调的智能函
2、数发生器的程序设计,并进行了逻辑综合、仿真和硬件下载,产生了正弦波、方波、三角波三种常用信号,系统的软件仿真和实验测试结果满足了设计要求,达到了预期的效果。由于设计采用了EDA技术,不但大大缩短了开发研制周期,提高了设计效率,而且使系统具有结构紧凑、设计灵活,实现简单,性能稳定的特点。关键词函数发生器VHDLQUARTUSII中图法分类号TP312;文献标志码B函数发生器作为电子系统的重要组成部分,广频率范围200Hz—2MHz,能够在选择开关的控制泛应用于电子电路、工业控制、教学科研等领域,它下输出相应的波形
3、信号,且生成信号的频率可以通为电子测量和计量工作提供符合技术要求的电信过控制信号的设置进行调整。智能函数发生器的号,在电子设计领域中起着极其重要的作用。QU2系统框图如图1所示。ARTUSII是Altera公司开发的一种针对其公司的CPLD/FPGA器件的设计、仿真、编程的工具,该软件界面友好,使用便捷,支持各种HDL,可与多种高级编程语言接口,功能齐全,是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境。本文正是利用VHDL语言编写程序进行电路硬件描述,借助QUARUSII软件平台进行程序编译、综合及波形仿真,最后通过Al
4、2图1智能函数发生器的系统框图tera公司的FPGA芯片EPEK30144—3实现智能函数发生器的设计。1.2波形产生及控制原理正弦波的产生原理是基于奈奎斯特采样定律,先对模拟信号采集,经量化后存入查找表中,再由1智能函数发生器的功能及产生原理相位累加器产生地址,通过对查找表寻址,得到离散化波形序列,最后经D/A转换输出模拟波形。方1.1系统功能介绍波的产生是在输出波形的前半周期输出低电平,后本设计是一种能够产生正弦波、三角波、方波半周期输出高电平,从而得到占空比为50%的方波的函数发生器,系统的时钟基准频率为
5、12MHz,测信号。三角波的产生是在输出波形的前半周期内2007年11月1日收到中国石油天然气集团(CNPC)从0累加到最大值255(8位),在后半周期从最大中青年创新基金(07E1013)资助值递减到0来实现的。输出波形信号的频率可以由第一作者简介:任志平(1980—),男,硕士研究生,讲师。研究方向:式(1)表示:信号与信息处理。E2mail:renzp@xsyu.edu.cn。NF=Kfclk/2(1)4期任志平,等:基于EDA技术的智能函数发生器的设计1077(1)式中fclk为系统输入的基准时钟频率,
6、K为相位U(t)=127.5sin(n)+127.5(2)累加器的累加值,N为累加器的位数,由式(1)可通过计算不同采样点的电压,得到正弦波的波知,输出信号频率主要取决于频率控制字K。当K形表,通过对该表的循环采样得到正弦波波形。设增大时,F可以不断的增高。由抽样定理可知最高计程序在QUARTUSII软件中通过编译得到的正弦输出频率不得大于fclk/2,根据实验所得,实际工作波的仿真图,如图2所示。频率小于fclk/3时较为合适。通过改变频率控制字仿真图中频率控制字step给定的值是8,即每K,便可以实现对输出
7、波形频率的调整,而产生的波次的累加值为8,系统时钟的频率为12MHz。在累形信号可以在选择控制信号的作用下选择输出所加器累加时,管脚DAOUT输出对应的幅值,经过D/需的信号。A0832芯片转换后就可以得到正弦波形。2.2方波产生模块2波形模块的设计和仿真该模块产生方波波形,设计中采用的累加器为2.1正弦波产生模块8位,当累加器的累加值最高位为‘1’时,系统输出本设计采用的是8位D/A芯片,在一个周期内高电平;反之输出低电平。累加器的变化快慢由频对正弦波取样256个点。为了量化正弦波形幅值数率控制字step决定
8、,方波信号的仿真图如图3所示。据,故取正弦波的表达式为:图2正弦波仿真图图3方波仿真图由仿真图3可以看出:当波形选择信号为变化的标志位,当最高位为‘0’时,输出端CHOICE的值为2时,选择方波输出,根据累加器最DAOUT直接输出累加器的累加值,即在输出波形的高位的变化,输出值在0和255之间等间隔的交替,前半周期输出的波形数据是一直从0递增到255,经过D/A0832芯片的转换就可以
