文档介绍：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
目录
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)
4、波形选择模块
5、幅度控制模块
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、Quartus Ⅱ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
课程设计内容及要求
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。
设计要求
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。
输出波形可选,要求产生正弦波、三角波、矩形波,并选择其中一种波形输出。
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。
直接数字频率合成(DDS)
DDS技术是一种把一系列数字量形式的信号通过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
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);
查找表
查找表的数据可用matlab 软件产生
(二)波形选择模块
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。
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最初的最小值。
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,,根据U/(2^M)*K设计思想,M=5,。
(二)系统设计
1、按键的分配
Key1:增频按键
短按步进为1KHZ,长按步进为10KHZ
Key2:减频按键
短按步进为1KHZ,长按步进为10KHZ
Key3: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
波形选择
幅度调节
5、DAC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