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摘要:函數(shù)信號發(fā)生器是各種測試和實驗過程中不可缺少的工具，在通信、測量、雷達、控制、教學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展，對相應(yīng)的測試儀器和測試手段也提出了更高的要求，信號發(fā)生器己成為測試儀器中至關(guān)重要的一類。 本文在探討函數(shù)信號發(fā)生器幾種實現(xiàn)方式的基礎(chǔ)上，采用直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)實現(xiàn)函數(shù)信號發(fā)生器。在對直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)充分了解后，本文選擇以Altera公司生產(chǎn)的FPGA芯片為核心，以硬件描述語言Verilog HDL為開發(fā)語言，設(shè)計實現(xiàn)了可以產(chǎn)生任意波形（以正弦波為例）和固定波形的（以方波和鋸齒波為例）的函數(shù)信號發(fā)生器。文中詳細闡述了直接數(shù)字頻率合成（DDS）、波形產(chǎn)生以及調(diào)幅模塊的設(shè)計，并給出了相應(yīng)的仿真結(jié)果。 本文最后給出了整個系統(tǒng)的仿真結(jié)果，即正弦波、方波、鋸齒波的波形輸出。實驗表明，用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）設(shè)計實現(xiàn)的采用直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)的函數(shù)信號發(fā)生器，克服了傳統(tǒng)方法的局限，實現(xiàn)了信號發(fā)生器多波形輸出以及方便調(diào)頻、調(diào)幅的功能。
關(guān)鍵詞 函數(shù)信號發(fā)生器；直接數(shù)字頻率合成；現(xiàn)場可編程門陣列；Verilog HDL
目錄 摘要 Abstract 1緒論-1 1.1背景及意義-1 1.2波形發(fā)生器研究現(xiàn)狀-1 1.2.1波形發(fā)生器的發(fā)展?fàn)顩r-1 1.2.2國外波形發(fā)生器產(chǎn)品介紹-2 1.3本設(shè)計的主要工作-2 2系統(tǒng)基本原理-4 2.1函數(shù)信號發(fā)生器的幾種實現(xiàn)方式-4 2.1.1程序控制輸出方式-4 2.1.2 DMA輸出方式-4 2.1.3可變時鐘計數(shù)器尋址方式-4 2.1.4直接數(shù)字頻率合成方式-4 2.2頻率合成器簡介-5 2.2.1頻率合成技術(shù)概述-5 2.2.2頻率合成器主要指標(biāo)-6 2.3 DDS原理-6 2.3.1相位累加器-7 2.3.2波形ROM-8 2.3.3 DDS頻率合成器優(yōu)缺點-8 2.4現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)-9 2.4.1 FPGA簡介-9 2.4.2 FPGA特點-9 2.4.3 FPGA工作狀態(tài)-10 2.4.4 FPGA的編程技術(shù)-10 2.4.5 FPGA器件配置方式-11 2.4.6使用FPGA器件進行開發(fā)的優(yōu)點-11 2.5 Verilog HDL語言簡介-11 3系統(tǒng)軟件設(shè)計-13 3.1編程軟件的介紹-13 3.1.1 Quartus II簡介-13 3.1.2 Quartus II設(shè)計流程-13 3.2 Quartus II系統(tǒng)工程設(shè)計-14 3.2.1創(chuàng)建工程-14 3.2.2新建Verilog源文件-15 3.2.3工程編譯-15 3.2.4生成模塊電路-15 3.2.5新建Block Diagram/Schematic File并添加模塊電路-16 3.2.6設(shè)計Vector Waveform File-16 3.3函數(shù)信號發(fā)生器的系統(tǒng)設(shè)計-17 3.3.1系統(tǒng)總體設(shè)計-18 3.3.2 FPGA系統(tǒng)設(shè)計流程-18 3.3.3 FPGA系統(tǒng)模塊設(shè)計-19 4系統(tǒng)模塊設(shè)計及仿真-21 4.1頻率寄存器模塊設(shè)計-21 4.2 DDS模塊設(shè)計-22 4.2.1 32位加法器-22 4.2.2相位寄存器-23 4.3波形產(chǎn)生模塊設(shè)計-24 4.3.1正弦波形ROM-24 4.3.2方波模塊-26 4.3.3鋸齒波模塊-27 4.4調(diào)幅模塊設(shè)計-28 5系統(tǒng)調(diào)試-30 5.1調(diào)試-30 5.2仿真結(jié)果-30 結(jié)論-32 致謝-33 參考文獻-34 |
