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1、信息技术与信息化开发与应用智能函数信号发生器的设计TheDesignofIntelligentFunctionSignalGenerator3宗荣芳ZONGRong-fang摘要函数信号发生器是一种常用的信号源,它广泛地应用在电子技术实验、自动控制系统和其他科研领[5]域。目前用集成电路组成的函数信号发生器,大都需手动进行波形切换,一般可靠性较差,准确度较低,难以满足科研和高精度实验的需要。对设计正弦波、方波和三角波三种波形进行了研究,利用VHDL[1][1,4]语言进行源程序代码编写,在QuartusII平台下进行编译并通过仿真工具ModelSim进行测
2、试,最后用EPF10K10LC84-4芯片实现其功能。关键词函数发生器QuartusIIModelSimVHDLAbstractFunctionsignalgeneratorisakindofgeneralsignalsource,itappliesextensivelyinthefunctionsignalgeneratorofelectronictechnicalexperiment,automaticcontrolsystemandotherresearchfields.Nowsignalgeneralformedwithintegratedcirc
3、uitneedstocarryoutwaveformswitchbyhandmostly,ithasloweraccuracyandreliabilitycomparatively,itishardtosatisfyresearchwiththeneedsoftheexperimentofhighaccuracy.Thisarticleindicateshowtodesigntheintelligentfunctiongeneratortoproducesinewave,triangularwaveandsquarewave,itwasprogrammed
4、byVHDL,compiledbyQuartusIIandsimulatedbyModelSim.Last,itwasrealizeditsfunctionbythechipofEPF10K10LC84-4.KeywordsFunctionsignalgeneratorQuartusIIModelSimVHDL设计中所采用的可编程器件是Altera公司的FLEX10K1引言系列FPGA(EPF10K10LC84-4),利用VHDL语言编写源程函数信号发生器和示波器、电压表、频率计等仪器一样序代码进行硬件电路描述,在QuartusⅡ软件平台下进行编是最普通、
5、最基本的,也是应用最广泛的电子仪器之一,几乎[1,4]译、综合并通过第三方仿真软件ModelSim进行波形验所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。目前用集成证,最后用CPLD/FPGA芯片实现。这种信号源的频率改变电路组成的函数信号发生器,大都需手动进行波形切换,一十分方便,而且线路简单,调试和修理简捷,性价比高。般可靠性较差,准确度较低,难以满足科研和高精度实验的2函数发生器的功能及硬件结构需要。Altera公司的QuartusII软件拥有FPGA/CPLD设计的所有阶段的解决方案,支持多种仿真方法。ModelSim是业界2.1功能介绍使用最广泛的仿真
6、器,也是业界唯一单一内核支持VHDL、VerilogHDL和SystemC混合仿真的仿真器,支持多种数据格式,仿真结果直观、易懂。本文运用自上而下的设计思想[3]设计函数发生器的问题,典型设计流程如图1所示。图2函数发生器的硬件结构本设计是一种能输出方波、正弦波、三角波函数发生器;函数发生器产生的频率范围为100Hz～1KHz之间且频率可调,频率间隔为100Hz;输入时钟CLK为4MHz。产生正弦波图1自上而下的设计是通过预先计算出正弦波表,然后查表输出实现的;产生方波是通过交替送出全0和全1,给以适当的延时实现的;产生3淮海工学院电子工程系江苏连云港22
7、2005三角波是通过由全0不断加同一个数(8),得全1后再不断2007年第2期109©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net开发与应用信息技术与信息化减同一个数(8)来实现的;频率的变化是通过改变波形产生该模块产生方波波形,每32个时钟翻转一次,每64个模块的工作时钟实现的;最后输出的是三种波形(波形一周时钟为一周期(与三角波相同)。生成的模块图元符号及仿期内均取64点)。真结果如图6所示。2.2函数器的硬件结构
8、3.5正弦波模块sin根据函数发生器的功能介绍,图2为函数发生器的
