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1、西 安大 学 毕 业 设 计（论 文）题 目： 多功能波形发生器的设计 学 院： 电子工程学院 系 部： 光电子技术系 专 业： 光电信息工程 班 级： 学生姓名： 导师姓名： 职称： 副教授 起止时间： 2013年3月4日2013年6月14日 毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文 多功能波形发生器的设计 是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；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注明并表示感谢。本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。论文作者签名
2、： 时间： 年 月 日指导教师签名： 时间： 年 月 日西安邮电大学毕业设计(论文)任务书任务： 1. 掌握可编程逻辑器件的工作原理； 2. 利用可编程逻辑器件完成多功能波形发生器的设计并且进行仿真验证； 3. 完成毕业设计论文的撰写。 要求： 1. 熟悉可编程逻辑器件的工作原理及VHDL语言编程； 2. 熟悉QUARTUS II软件的使用；有一定的数字系统设计能力。 任务与要求开始日期2013-03-04 完成日期2013-06-14 系主任(签字)2013 年3 月17 日工作进程起止时间 工 作 内 容2013.3.42013.3.17 了解多功能波形发生器的功能及工作原理2013.3.
3、182013.3.31 熟悉可编程逻辑器件的工作原理，QUARTUS软件的使用以及VHDL语言编程的相关知识2013.4.12013.4.19 结合多功能波形发生器需要实现的功能，利用可编程逻辑器件完成多功能波形发生器的设计； 2013.4.202013.5.19 根据所得结果进行分析，用Verilog语言编程进行仿真，验证设计方案是否能实现多功能波形发生器的功能以及实现的效果如何； 2013.5.202013.6.14 整理材料，撰写论文。主要参考书目(资料)： EDA技术及应用ModelSim电子系统分析及仿真等主要仪器设备及材料：计算机及相应资料论文(设计)过程中教师的指导安排：每周三下
4、午三号实验楼518答疑对计划的说明：无 指导教师签字： 2013年 3 月 6 日西安大学毕业设计(论文)开题报告课题名称： 多功能波形发生器的设计 电子工程学院 学院 光电子技术 系（部） 光电信息工程 专业 班 学生姓名： 学号： 指导教师： 报告日期： 2013 年 3 月 11 日 1本课题所涉及的问题及应用现状综述波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。所谓多功能波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户自定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和已操作性的电子仪器。因而它具有广阔的应用前景。可编程逻辑器件英文全称为：pro
5、grammable logic device 即 PLD。PLD是作为一种通用集成电路产生的，它的逻辑功能按照用户对器件编程来确定。对于可编程逻辑器件，设计人员可利用价格低廉的软件工具快速开发、仿真和测试其设计。 然后，可快速将设计编程到器件中，并立即在实际运行的电路中对设计进行测试。在设计阶段中客户可根据需要修改电路，直到对设计工作感到满意为止。 这是因为PLD基于可重写的存储器技术要改变设计，只需要简单地对器件进行重新编程。传统波形发生器大多由振荡器、放大器、衰减器、指示器和调制器组成。这种传统设计方法的特点是硬件和软件截然不同,设计中不可相互替代,而且硬件连线复杂,可靠性较差。硬件描述语
6、言VHDL和可编程逻辑器件的广泛应用打破了硬件和软件的屏障。基于Verilog语言,以EDA技术作为开发手段,采用现场可编程器件作为控制核心实现的波形发生器,与传统的设计相比较,不仅简化了硬件控制,提高了系统的整体性能和工作可靠性,也为进一步提高系统集成创造了条件。本课题所涉及的问题包括了解多功能波形发生器的功能，熟悉可编程逻辑器件的工作原理、QUARTUS软件的使用及Verilog语言编程，利用可编程逻辑器件完成多功能波形发生器的设计并且进行仿真验证。2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析本课题需要重点研究的关键问题是利用可编程逻辑器件完成多功能波形发生器的设计
7、并进行仿真验证。解决思路是在深入理解多功能波形发生器的功能和可编程逻辑器件的工作原理的基础上，用Verilog语言编程，利用可编程逻辑器件完成多功能波形发生器的设计并且进行仿真，验证设计方案是否能实现多功能波形发生器的功能以及实现的效果如何。3完成本课题的工作方案2013.3.42013.3.17了解多功能波形发生器的功能及工作原理；2013.3.182013.3.31熟悉可编程逻辑器件的工作原理，QUARTUS软件的使用以及VHDL语言编程的相关知识；2013.4.12013.4.19结合多功能波形发生器需要实现的功能，利用可编程逻辑器件完成多功能波形发生器的设计；2013.4.202013
8、.5.19根据所得结果进行分析，用Verilog语言编程进行仿真，验证设计方案是否能实现多功能波形发生器的功能以及实现的效果如何；2013.5.202013.6.14整理材料，撰写论文。4指导教师审阅意见指导教师(签字)： 2013年 3 月 13 日目录摘要IIABSTRACTIII引言11. EDA与软件简介21.1 EDA技术发展21.2 FPGA介绍31.3 Modelsim介绍41.4 Verilog与VHDL语言介绍51.5 测试激励文件介绍51.6 软件使用入门51.6.1 系统仿真软件Modulsim使用51.6.2 Quartus II软件使用72 系统总体设计92.1 硬件
9、总体框图92.2 软件总体框图92.3软件与硬件设计总结103 系统各模块设计113.1 时钟模块设计113.2 增斜波设计133.3 减斜波设计153.4 方波设计183.5 三角波设计203.6正弦波设计223.7 阶梯波设计254 系统软硬件联合调试294.1 系统整体模块结构图294.2 系统仿真输出图30结论31致 谢33参考文献34附录35译文45摘要在函数发生器发展过程中，出现了很多波形发生的方法，其中大部分是利用DDS原理制作而成，比如说由晶体管、运放IC等通用器件制作而成，或者利用单片集成芯片制做而成。但是随着FPGA的出现，波形发生的方法更加多元化。将DDS原理成功的移植到
10、FPGA中,就能产生多种波形，频率可调，相位可选的波形发生装置，也可以自行设计方法产生波形，使得开发更加简单。本文提出了一种基于可编程逻辑器件FPGA产生任意波形发生器的设计方法。完成了在FPGA的控制下，产生递增斜波、递减斜波、方波、三角波、正弦波及阶梯波行，利用Modelsim和Quartus II进行仿真，验证波形,并给出了实验结果。实验结果表明，此任意波形发生器能够按照要求输出相应波形，达到了设计要求。关键字：FPGA，斜波;方波；三角波;正弦波;阶梯波ABSTRACT With function generator in the rapid development process,
11、there have been many ways to generate waveform,And most of them do it with DDS. For example, a transistor, op amp IC and other common devices made it , Or the use of monolithic integrated chip system to do. But with the emergence of FPGA, waveform generation method is more diversified. Produce a var
12、iety of waveforms, adjustable frequency, phase, selectable waveform generating device.FPGA can design their own methods of generating waveforms, making development easier.This paper proposes a method of arbitrary waveform generator ,which was based on programmable logic device FPGA design .Under the control of the FPGA,it gnenrated increasing oblique wave and decreasing oblique wave, square wave, triangle wave, sine sweep ladder wave line,and then verify the results by the softwave of Mod
