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1、毕业设计说明书基于 FPGA 多功能波形发生器的设计中北大学 2012 届毕业设计说明书基于 FPGA 的多功能波形发生器的设计摘 要数字信号发生器是数字信号处理中不可缺少的调试设备，在生产生活中的应用非常广泛。本文所设计的内容就是基于 FPGA 实现数字信号发生器的设计，FPGA 具有密度高，功耗低，体积小，可靠性高等特点，设计时可以不必过多考虑具体硬件连接；本设计中应用 VHDL 硬件描述语言进行描述，使该数字信号发生器可以产生正弦波、方波、三角波、三个独立的波形，并能对所产生的三种波形的频率和幅度进行调节。关键词：直接数字频率合成；数字波形发生器；FPGA；DDS；VHDL中北大学 20
2、12 届毕业设计说明书中北大学 2012 届毕业设计说明书第 I 页 共 II 页目 录1. 绪论 .11.1 背景与意义 .11.2 国内外发展现状 .12. 设计简介 .12.1 DDS 技术 .12.2 FPGA 简介.22.3 VHDL 简介.42.4 Quartus简介.63. 系统硬件电路设计 .83.1 数字信号发生器的系统组成 .83.2 设计原理及要求 .83.3 输入部分 .93.3.1 频率、幅值和波形转换部分 .93.3.2 系统时钟电路 .113.3.3 电源电路的设计 .113.4 FPGA 部分.123.5 D/A 转换部分 .133.5.1 DAC0832 转换
3、器简介.143.6 滤波电路 .154. 系统软件设计 .164.1 软件系统流程图 .164.2 主要函数语句分析 .164.3 数字信号发生器的软件设计 .184.4 软件各模块 .194.4.1 波形发生器 .194.4.2 主控制模块 .204.4.3 波形数据产生模块 .20中北大学 2012 届毕业设计说明书 第 II 页 共 II 页4.4.4 波形产生模块 .235. 设计总结 .25附 录 .26参考文献 .356. 致谢辞 .36中北大学 2012 届毕业设计说明书第 1 页 共 36 页1 绪论绪论1.1 背景与意义背景与意义在电子技术领域，常常需要波形、频率、幅度都可调
4、的电信号，用于产生这种电信号的电子仪器称作信号发生器。信号发生器是一种常用的信号源，广泛运用于科学研究、生产实践和教学试验等领域。特别是在通信系统的科研实验中，常常需要用到不同频率和幅度的信号，如正弦波、三角波、方波和锯齿波等。作为一种为电子测量和计量提供电信号的设备，它和万用表、示波器、频率计等仪器一样，是最普通、最基本，也是运用最广泛的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都需要用到信号发生器。传统的波形发生器多采用模拟分立元件实现，产生的波形种类要受到电路硬件的限制，体积大、灵活性和稳定性也相对较差。近年来，以数字技术为基础的数字信号发生器得到了飞速的发展，性能指标都达到了一个新的水平。现场
5、可编程门阵列器件具有容量大、运算速度快、现场可编程等优点，使得许多复杂的电路有了新的实现途径，越来越被广泛地应用到实际系统中。而且随着当今电子系统的越来越复杂，毫无疑问，数字信号发生器正在成为模拟复杂信号的事实标准。凡是能产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形） ，然后用其它仪表进行测量的参数。信号源有很多种分类方法，其中一种方法可分为混和信号源和逻辑信号源两种。其中混和信号源主要输出模拟波形；逻辑信号源输出数字码形。混和信号源又可分为函数信号发生器和任意波形/函数发生器，其中函数信号发生器输出标准波形，如正弦波、方波等，任意波/函数发生器输出用户自定义的任意波形；逻辑信号发生器又可分为脉冲信号发生器和码型发生器，其中脉冲信号发生器驱动较小个数的方波或脉冲波输出，码型发生器生成许多通道的数字码型。1.2 国内外发展现状国内外发展现状采用可变时钟和计数器寻址波形存储器的任意波形发生器4在一段时期内曾中北大学 2012 届毕业设计说明书第 2 页 共 36 页
