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1、FPGA/CPLD基础课程设计正弦波信号产生器的设计FPGA/CPLD基础课程设计课 题： 正弦波信号发生器的设计 学 院： 电气信息工程学院 年 级： 2006级电子信息工程二班 姓 名： 学 号： 200610501231 导 师： 同组人： 二九年七月FPGA/CPLD基础课程设计正弦波信号产生器的设计目录目录2一、摘要3二、研究本课题的实际意义3三、设计思路431 系统功能介绍432 波形产生及控制原理4四、程序及仿真图541 正弦波信号的产生542 仿真波形图8六、参考文献9一、摘要函数发生器作为电子系统的重要组成部分，在电子设计领域中起着极其重要的作用。应用VHDL语言，在ALTE
2、RA公司的QUARTUS 软件环境下，完成了频率可调的智能函数发生器的程序设计，并进行了逻辑综合、仿真和硬件下载，产生了正弦波、方波、三角波三种常用信号，系统的软件仿真和实验测试结果满足了设计要求，达到了预期的效果。由于设计采用了EDA技术，不但大大缩短了开发研制周期，提高了设计效率，而且使系统具有结构紧凑、设计灵活，实现简单，性能稳定的特点。二、研究本课题的实际意义 函数发生器作为电子系统的重要组成部分，广泛应用于电子电路、工业控制、教学科研等领域，它为电子测量和计量工作提供符合技术要求的电信号，在电子设计领域中起着极其重要的作用。Quartus II是Altera公司开发的一种针对其公司的
3、CPLK/FPGA器件的设计、仿真、编程的工具，该软件界面友好，使用便捷，支持各种HDL，可与多种高级编程语言接口，功能齐全，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境。我们正是利用VHDL语言编写程序进行电路硬件描述，借助Quartus II软件平台进行程序编译、综合及波形仿真，最后通过Altera公司的FPGA芯片EPEK30144-3实现智能函数发生器的设计三、设计思路智能函数发生器可以由递增斜波产生模块、递减斜波产生模块、方波产生模块、三角波产生模块、正弦波产生模块、阶梯产生模块和输出波形选择模块组成、总体框图如图6-3所示。图中输出Q接在D/A转换的数据端、在D/A转换器的输出端即可得到各
4、种不同的函数波形。31 系统功能介绍本设计是一种能够产生正弦波、三角波、方波的函数发生器，系统的始终基准频率位12MHz,测频率范围200Hz-2MHz，能够在选择开关的控制下输出相应的波形信号，且生成信号的频率可以通过控制信号的设置进行调整。智能函数发生器的系统框图如图1所示。32 波形产生及控制原理正弦波的产生原理是基于奈奎斯特采样定律，先对模拟信号进行采集，经量化后存入查找表中，再由累加器产生地址，通过对查找表寻址，得到离散化波形序列，最后经D/A转换输出模拟波形。方波的产生是在输出波形的前半周期输出低电平，后半周期输出高电平，从而得到占空比为50%的方波信号。三角波的产生是在输出波形的
5、前半周期内从0累加到最大值255（8位），在后半周期从最大值减到0来实现的。四、程序及仿真图41 正弦波信号的产生正弦波信号产生的VHDL语言为：CLRCLKCLKD70CLRSIN图 模块 SIND70LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY SIN ISPORT(CLK,CLR:IN STD_LOGIC;D:OUT INTEGER RANGE 0 TO 255);END SIN;ARCHITECTURE SIN_ARC OF SIN ISBEGINPROCESS(CLK,C
6、LR)VARIABLE TMP:INTEGER RANGE 0 TO 63;BEGINIF CLR=0THENDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDNULL;END CASE;END IF; END PROCESS;END SIN_ABC;42 仿真波形图运用Quartus II软件仿真波形，选中processing下的start complilation验证程序的正确性，若有错，修改程序后再调试，直到没有错误为止，再用start simulation仿真波形进一步难程序，保存波形。再顶层文件和底层文件
7、的总调试下，选中tools下的Netlist Viewers的RTL Viewer进行仿真，保存波形和框图。仿真波形图为五、心得体会 该实验设计是通过智能函数发生器设计实现的， 智能函数发生器在测量应用中应用广泛，故用此设计比较容易正弦波信号的实现。 通过这两周的正弦波信号发生器的课程设计，虽然只有短暂的两周时间，我是受益颇多，感概良多。俗话说：实践是检验真理的唯一标准。的却是这样的，在这次设计过程中，自己才知道实践是多么的重要。在课堂上很多理论自认为学的可以的，但在实践中还是很有可 能让你感到迷惑，无所适从。所以要加深自己的理论修养必须要在亲身实践中慢慢提升，慢慢培养。 另外，也通过这次课程
8、设计，让我感到了团队的作用是多么伟大。通过团队的分工合作，不仅提高了工作效率，还增进了我们团队成员间的学习交流，增长了我们的见识。一个人，无论是学识、见解、经历等都是有局限的，所以才有我们的团队，才有了很多新生事物的产生，才有了社会的进步。人无完人！因此，在社会实践中很多事情你都不可能一个人完成，或多或少都要借助周围的人或事物。特别值得提的就是，在课程设计过程中，遇到了很多问题，虽然我们通过重重困难，最后解决了。但是有一点不可改变的就是我们对课本基础知识的掌握还是有所欠缺的，在课程设计过程中，我们都有深刻的体会。我想我会在以后的学习生活中谨记这次的经验和教训，为以后学习和工作作一个好的前提。六、参考文献1、 赵新明，智能仪器设计基础。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20022、 徐科军.信号处理技术.武汉：武汉理工大学出版社，20013、 张亦华等. 数字逻辑设计实验技术与EDA工具. 北京：北京邮电大学出版社，20034、 谭会生，张昌凡.EDA技术及应用.西安：西安电子科技大学出版社，20045、 王锁萍，龚建荣，张豫滇.电子设计自动化（EDA）教程，成都：电子科技大学出版社第 2 页 共 10 页
