课程设计报告--基于FPGA可调信号发生器

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1、课程设计报告2010～2011学年第一学期设计题目：基于FPGA可调信号发生器学院：专业：课程名称：EDA原理与应用学生姓名：时间：2011年1月指导教师：20目录一、系统总体设计---------------------------------------------------------------------2二、系统功能模块设计---------------------------------------------------------------21、矩阵键盘模块--------------

2、----------------------------------------------32、频率显示模块-----------------------------------------------------------113、波形数据ROM初始化数据文件设计--------------------------------134、频率、幅度改变模块--------------------------------------------------145、DA转化模块-----------------

3、------------------------------------------186、示波器检测-------------------------------------------------------------18三、结束语---------------------------------------------------------------------------1920基于FPGA可调信号发生器组员：梁富荣20088208113、林泽宏20088208109、黄宇强200882081

4、25摘要：基于FPGA的应用技术，运用博创EP2C53实验箱，设计了一种基于FPGA的新型可调信号发生器。通过QuartusⅡ软件及VerilogHDL编程语言设计LPM_ROM模块定制数据ROM，并通过地址指针读取ROM中不同区域的数据，根据读取数据间隔的不同，实现调整频率功能，该系统可产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种波形信号，并使用示波器观察波形。实验证明，该可调信号发生器能正常显示四种波形，按键调节幅度，并且能过通过矩阵键盘输入频率产生想要的波形。关键词：信号发生器；EP2C53；VerilogH

5、DL；FPGA；矩阵键盘；示波器；0引言：信号发生器一般指自动产生正弦波、方波、三角波等电压波形的电路或者仪器。传统信号发生器大多由模拟电路构成，存在连线复杂、调试烦琐且可靠性较差等缺点。以VerilogHDL编程语言和FPGA器件为核心的可调信号发生器的设计实现，提高了系统可靠性，实现了系统信号实时快速测量，也为其广泛应用于实际领域创造了条件。一、系统总体设计可调信号发生器系统由顶层模块、EP2C53器件、控制开关、矩阵键盘频率输入输出模块和示波器显示等部分组成。在FPGA中实现的顶层文件包含地址指针和数

6、据ROM2部分。其中，数据ROM由QuartusⅡ软件中的LPM_ROM模块构成，能达到最优设计，LPM_ROM由FPGA中的EAB或ESB实现。数据ROM中存储正弦波、方波、三角波和锯齿波4种信号各1个周期的波形数据(在此选择1个周期64个数据样点)，地址指针读取ROM中不同区域的数据，可产生不同的波形，按键调节幅度，运用矩阵键盘连续输入波形频率，能输出相应波形，并用示波器进行观察检测。二、系统功能模块设计可调信号发生器系统的功能模块主要由顶层文件(VerilogHDL源程序)、波形数ROM、矩阵键盘示波

7、器显示四部分组成。波形数据ROM设计主要包括设计波形数据ROM初始化数据文件和定制ROM元件(dataroom．v)。总体框架如下：波形ROM示波器顶层模块频率显示功能选择模块矩阵键盘使能端频率输入幅度选择输入波形选择输入201、矩阵键盘模块:矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键，这样键盘中按键的个数是4×4个。这种行列式键盘结构能够有效地提高系统中I/O口的利用率。键盘电路如下图所示。矩阵键盘模块通过设计一个状态机

8、，对键盘进行扫描，每10ms扫描一次，行输入信号{KEYI1,KEYI2,KEYI3,KEYI4}={1110,1101,1011,0111},之后检测KEYO，如有按键按下，则列扫描会检测到低电平，并结合行输入信号，可以判断哪个按键按下。否则，没有按下按键。其程序如下：1）分频：timescale1ns/1psmodulescan_clk(clkout,clk,rst);inputrst;//复位键inputc