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1、 本科毕业设计（论文）题目 基于FPGA的函数信号发生器 的设计与实现 学 院 电气工程及其自动化（单招） 年 级 2011 专 业 电气自动化 班 级 1608112 学 号 160811216 学生姓名 朱浩杰 校内导师 罗韩君 职 称 讲师 校外导师 职 称 论文提交日期 2015-05-12 常熟理工学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明： 所呈交的本科毕业设计(论文)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意
2、识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名： 日期：常熟理工学院本科毕业设计(论文)使用授权说明本人完全了解常熟理工学院有关收集、保留和使用毕业设计(论文)的规定，即：本科生在校期间进行毕业设计(论文)工作的知识产权单位属常熟理工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业设计(论文)被查阅和借阅；学校可以将毕业设计(论文)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文），并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业设计(论文)在解密后遵守此规定。本人签名： 日期：导师签名： 日期：基于FPGA的函数信号发生
3、器的设计与实现摘要当今函数信号发生器的设计是一个非常热门的领域，在科研领域几乎随处可见，为了与时代发展接轨，FPGA技术与DDS技术都在不断的发展，信号发生器已经被设计得越来越完善越来越功能化，信号发生器的工作的领域也得到了一定的扩展，信号发生器不止在工作于科研领域，在通信以及其他领域都可以运用到它，与此同时随着科研技术的发展它的成本也降低了很多。信号发生器的设计有着非常悠久的历史，所以本文先从它的背景现状与发展趋势开始介绍，接下来介绍了函数信号发生器的功能，紧接着介绍了在信号发生器领域运用最广的DDS原理。由此推出了本次毕业设计的方案，而且本文还逐一介绍了它的优点，随即介绍了FPGA现在的发
4、展趋势，在最后本文介绍了设计的流程与实现的功能与我们所期待的进行了比对。当然设计需要软件的同时也是需要硬件的，这次我们需要的芯片是由美国Altera公司生产的芯片（EP3C25Q240C8）。当然我们也可以借助Quartus软件进行仿真模拟，本次设计的要求是使用VHDL语言在Quartus软件里编译仿真并得出仿真最终结果。关键词：数字信号发生器 可编程门阵列 直接数字合成FPGA function Signal Generator Design and ImplementationAbstractTodays function signal generator design is a very
5、 popular field, it almost covers all the field of scientific research , in order to align with the time development of FPGA and DDS technology , signal generator has been designed to be more and more perfect ,more and more function, signal generator has also been extended, signal generator more than
6、 in the work in the field of scientific research, in the communication and other fields can use it at the same time as the scientific research and technological development of its cost also reduces a lot.The design of the signal generator has a very long history, so this paper first from the backgro
7、und of the status and development trend of began to introduce. Next it introduces the function signal generators function, followed by introduction of the DDS principle of the most widely used in the field of signal generator.Thus launched the graduation design scheme. And this is one of the its adv
8、antages, then describes the development trend of FPGA now, in the last part, the paper introduces the design process and the realization of the function and we look forward to the alignment.Of course, design needs the software as well as the hardware, and the chip we need is the chip (EP3C25Q240C8),
9、 produced by Altera.Of course, we can use Quartus software for simulation, the design requirement is to use VHDL language in the Quartus software compiler simulation and simulation results.Key words：Digital Signal Generator; FPGA; Direct digital synthesisIII目录1 概述11.1 函数信号发生器发展的背景以及意义11.2 信号发生器发展趋势与
10、应用11.3 本论文的主要内容21.4 本章小结22 DDS的原理32.1 DDS的设计32.2 系统方案的比较与选择42.2.1 设计的要求以及分析52.2.2 设计方案的比较62.3本章小结63 FPGA板块与结构的介绍73.1 FPGA核心板块的原理图和其PCB的设计73.1.1 时钟电路73.1.2 电源产生电路83.1.3 复位电路设计93.1.4 配置电路模块93.2 本章小结104 基于FPGA函数信号发生器的实现114.1 FPGA及其开发环境的介绍114.2 Quartus II软件工程的建立124.2.1打开Quartus软件，建立一个空白的工程124.2.2 新建顶层编辑
11、模块134.2.3 建立VHDL语言的编程模块154.3 DDS信号源的设计方案分析及优点154.3.1 毕业设计要求分析154.3.2 系统的方案论证154.4 系统的主要完成的功能164.5 系统的主要芯片介绍174.5.1Cyclone III系列芯片简介174.5.2 EP3C5M164C8简介174.6 系统软件设计概述174.7 波形产生模块194.7.1 正弦波模块194.7.2 三角波模块194.7.3 方波设计模块204.8 系统硬件连接和示波器波形显示214.9 误差的分析与解决224.10 本章小结225 总结23参考文献24附录124致谢59VI常熟理工毕业设计（论文）
12、1 概述1.1 函数信号发生器发展的背景以及意义函数发生器是各种测试和通信，计算机，雷达，控制，教学，制造，研究等领域的实验所不可或缺的工具并被广泛地使用，可以说现在科研领域都离不开它，他是不可或缺的一种工具，但是时代在发展，人们对信号发生器的功能已经有了更高的要求，普通传统的信号发生器已经无法满足现在科研的要求了，在科研领域发展的驱动下，当然科研工具也要随着发展，因此信号发生器的进一步开发很重要，然而采用专用的芯片或者模拟的电路的信号发生器，厂家在生产它的时候经费比较高，而且有些功能无法实现，比如控制波形频率和幅度，这困扰着一批又一批科研人员，与此同时人们开始用晶体管设计信号发生器，在研发之
13、前，传统形式的信号发生器它们电路的结构复杂，它所占面积大的，价格也是非常的昂贵，又不方便携带在身边，FPGA技术和计算机技术在很大的程度上促进了电子应用领域的发展，人们越来越青睐数字信号的处理技术，传统的模拟信号处理的技术在发展中已经慢慢被遗弃了。但是信号发生器的研究是永无止境了，人们又把微机技术运用到了信号源设计中，于是新一代的信号发生器产生了可以产生任意信号的信号发生器12。1.2 信号发生器发展趋势与应用现在信号发生器在研发领域几乎处处可见，与此同时它也是非常的昂贵的，但是随着FPGA和DDS这两门技术的不断发展，它们极大地促进数字技术的发展，他们慢慢也发展到了通信的领域，数字信号处理技
14、术终于完全取代了传统的模拟技术。时代在发展，普通的信号发生器不能满足人们的要求了，只能产生传统的正弦波已经不能满足科研人员的要求了，现在的仪器都在向着简单操作，电路简单易懂，功能完善，能产生稳定的波形，拥有更高的分辨率发展,从这些可以看出来，这些要求都为了适应社会的发展与技术的进步，所以对信号发生器的研究就变得越来越必要了。信号发生器已经与我们的生活紧密相连了，人们的生活已经无法没有它了，下表1-1是信号发生器的分类：表1-1信号发生器的种类分类方法 发生器种类信号种类专用信号发生器通用信号发生器产生波形任意信号发生器卖场信号发生器产生频率方法合成信号发生器共振信号发生器1.3 本论文的主要内容这次毕业设计的题目是函数信号发生器的设计，从函数信号发生器的发展出发，引出了信号发生器的重要性，接下来提出设计方案：通过DDS的原理可以产生幅度频率都可以调节的三角波
