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1、 南 京 理 工 大 学电子课程设计论文作作 者者:王蒙学学 号：号：0704210145学院学院(系系):电子工程与光电技术学院专专 业业:电子信息工程题题 目目:直接数字频率合成器指导者：指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者：评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2010 年 6 月姜萍目录目录摘要与关键词摘要与关键词 11一、引言一、引言33二、实验目的二、实验目的 3 3三、实验内容简介三、实验内容简介 33四、电路设计原理四、电路设计原理 44五、基本功能子模块设计原理五、基本功能子模块设计原理 7 71 1、分频模块、分频模块8 82 2、频率控制模块、频率控制模块 111
2、13 3、测频模块、测频模块14144 4、使能电路、使能电路 8 85 5、波形存储器（、波形存储器（ROMROM）模块）模块99六、提高功能各模块设计原理六、提高功能各模块设计原理 1 1、正余弦信号同时输出、正余弦信号同时输出 2 2、测频模块、测频模块333 3、显示模块、显示模块 18184 4、多种波形发生模块、多种波形发生模块 2121七、下载七、下载 2929八、实验结果八、实验结果 3030九、实验总结九、实验总结 32321 1、实验中遇到的问题及解决方法、实验中遇到的问题及解决方法 32322 2、实验体会、实验体会 3333十、致谢十、致谢 3434附录一附录一 总电路
3、图总电路图 附录三附录三 参考文献参考文献 3838电子线路课程设计 DDS- 1 -摘要摘要直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技。DDS 器件能够保持相位的连续，因此很容易实现频率、相位和幅度调制。此外，该器件还具有可编程控制的突出优点。本次试验利用 Quarters II 软件对 DDS 系统进行了设计，并下载到实验系统运行。设计中充分考虑了正余弦函数的特点进行了优化设计，提高了计算精度。设计完成后得到了频率和初始相位均可控制的正弦信号。另外增加了频率可调的正弦、余
4、弦、三角波和方波信号，并且针对各个机械开关设计了消颤电路，使其工作更为稳定；还增加了方便输入输出的辅助电路如显示频率控制字、相位控制字及生成波形频率的动态显示电路。关键词关键词直接数字频率合成器 现场可编程逻辑门阵列 Quarters II 原理图AbstractDirect Digital Frequency Synthesizer, which right synthesizes the 电子线路课程设计 DDS- 2 -demanded waveform from the concept of phase, is absolutely based on digital technique
5、. When the frequency changes or is modulated, DDS keeps the continuity of phase, so it can implement the modulation of frequency, phase and magnitude. Besides, DDS has outstanding advantage of programmable control. On the basis of the theory of direct digital frequency synthesizer (DDS), a DDS syste
6、m was successfully designed on the platform of Quarters II and and then downloaded into the laboratorial system.A brand-new algorithm was brought forward considering the symmetry characteristic of sine function, and then applied to optimizing the system which result in the improvement on calculation
7、 precision. And the consequent system could generate sine signals with arbitrary phase and frequency. Additionally, the system was enhanced by adding the cosine signals, triangle signal module, the sawtooth signal module and the square signal module coupled with the module eliminating keystroke quiv
8、er to make the system more stable. Also the peripheral circuits which is to make the input and output convenient e.g. frequency control number, phase control number and frequency of generated waveform dynamic displaying module are added. Further ,the detailed illustration of each sub-module and the
9、simulating results are all contained in this paper.KeywordsKeywordsDDS FPGA Quarters II graphic一、引言一、引言随着数字技术在仪表和通信系统中的广泛应用，一种从参考频率源生成多电子线路课程设计 DDS- 3 -种频率的数字控制方法应运而生，这种技术被称为直接数字合成(DDS)，DDS 技术是一种从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的全数字频率合成技术。目前使用最广泛的一种 DDS 方式是利用高速存储器作查找表，然后输出已经用数字形式存入的波形。 DDS 技术以有别于其他频率合成方法的优越性能和特点成
10、为现代频率合成技术中的佼佼者。DDS 被广泛用于信号发生器、仪器、通信系统、雷达系统等，尤其适合跳频无线通信系统。 本设计在介绍 DDS 工作原理的基础上，运用 EDA 技术，来设计实现一个DDS。二、实验目的二、实验目的通过设计一个直接数字频率合成器, 巩固和复习数字电路知识，初步掌握电子线路设计的基本思路和方法，并能够较为熟练地使用软件 QuartusII 的相应功能，为课程设计等相关实验课程打下理论与实践两方面的基础。同时掌握直接数字频率合成器的原理及设计思想。三、三、 实验内容简介实验内容简介利用 QuartusII 软件设计一个频率及相位均可控制的具有正弦和余弦输出的直接数字频率合成
11、器（Direct Digital Frequency Synthesizer 简称 DDFS或 DDS） 。设计基本要求：设计基本要求：1、利用 QuartusII 软件和 SmartSOPC 实验箱实现 DDS 的设计；2、DDS 中的波形存储器模块用 Altera 公司的 Cyclone 系列 FPGA芯片中的 RAM 实现，RAM 结构配置成 21210 类型；3、具体参数要求：频率控制字 K 取 4 位；基准频率 fc=1MHz,由实验板上的系统时钟分频得到；4、系统具有使能功能。5、利用实验箱上的 D/A 转换器件将 ROM 输出的数字信号转换为模拟信号，能够通过示波器观察到正弦波形
12、；6、通过开关（实验箱上的 Ki）输入 DDS 的频率和相位控制字，电子线路课程设计 DDS- 4 -并能用示波器观察加以验证。设计提高要求设计提高要求: :1、通过按键（实验箱上的 Si）输入 DDS 的频率和相位控制字，以扩大频率控制和相位控制的范围；(注意：按键后有消颤电路)2、能够同时输出正余弦两路正交信号；3、在数码管上显示生成的波形频率；4、充分考虑 ROM 结构及正弦函数的特点，进行合理的配置，提高计算精度；5、设计能输出多种波形（三角波、方波等）的多功能波形发生器；6、在 DDS 的基础上，完成 AM 调制。四、电路设计原理四、电路设计原理DDS 的基本结构图如图图 2-12-1 所示， 图图 2-12-1 DDS 基本原理结构图相位累加器由 N 位加法器和 N 位累加寄存器级联构成。每来一个始终脉冲fc，加法器讲频率控制字与累加器寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。累加寄存器将加法器在
