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1、本科毕业设计（论文）基于FPGA低频信号发生器的设计XXXX X 大 学X 年 X 月 本科毕业设计（论文）基于FPGA低频信号发生器的设计学院（系）： 电气工程学院 专 业：XXXXX 学生 姓名： XXX 学 号：XXXX 指导 教师： XX 答辩 日期： XXX 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院： 系级教学单位： 学号学生姓名专 业班 级题目题目名称基于FPGA低频信号发生器的设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）
2、题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容本课题用FPGA产生低频信号具有高度精确吗频率分辨率高，可靠性好等优点。可选择正弦波，方波，三角波，锯齿波，TTL，百噪声，高斯噪声，直流，梯形，指数等常规波形输出。信号输出通道可达2-3路，信号通道可分别输出波形，也可同步输出，两通道相位差可以设置。基本要求1.本设计能产生正弦波，三角波，占空比可调的方波以及它们的线性组合；2.幅度可调范围为0-5V；3.频率在100Hz-20KHz之间能以100Hz为步进进行调整。参考资料1.戚勇，叶哲江，闫志刚，数字式低频信号发生器的软件设计山东理工大学学报（自然科学版） 2007年 第21卷
3、 第02期2.徐文强，任勇峰，文丰，基于FPGA的高速脉冲信号源的设计与实现微型计算机信息 2007年 第23卷 第02期周 次第14周第 58 周第 912周第1316周第1718周应完成的内容收集资料，了解FPGA的基本原理，阅读相关文献。确定总体方案，确定技术路线。FPGA信号发生器系统设定软件设计及调试设计总结撰写论文指导教师： 职称： 2009 年 1月 6日系级教学单位审批： 年 月 日摘要摘要本设计利用FPGA器件实现低频信号发生器，以完成正弦波、方波和三角波信号的发生，并对其各系统组成部分的原理和实现方法进行了说明。基于FPGA的低频信号发生器对比于传统信号发生器具有系统稳定度
4、高,控制方便,功能强大,可扩展性强的特点。信号发生器编程部分采用硬件描述语言（HDL）来实现，能够完成信号的产生以及波形的选择等多种控制功能。本论文对现场可编程门阵列(FPGA)器件进行了介绍，FPGA以其独有的通过改变软件来控制硬件功能的工作方式，被广泛应用于信号发生器等领域。另一方面，论文研究了信号发生器的构造，工作原理以及实现方法，并且给出了基于FPGA实现多波形信号发生器的设计过程和周边部分的原理与结构。其次，论文对本系统的软件部分进行了研究，说明了软件实现波形的流程。由于该设计用FPGA实现，因此具有许多优点，比如：在不修改硬件电路的情况下频率可调，波形可以选择正弦波、三角波以及方波
5、等多种波形，且电路结构简单、扩展性好，具有频率范围宽、频率分辨率高、相位连续、切换速度快等特点。本设计产生的波形频率可在100Hz20KHz之间以100Hz为步进进行调整；幅度可调范围为05V。关键词现场可编程门阵列；信号发生器；硬件描述语言；波形I 燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractThis system accomp lishes the occurrence and the performance regulate of the sine wave, the rectangular wave and the triangle wave using single FPGA ch
6、ip. The whole system holds high stabilization, convenient control and strong feasibility to expand.With the hardware description language (HDL), the programming part can achieve signal generation and the choice of waveform and other control functions. The thesis introduced Field Programmable Gate Ar
7、ray(FPGA), it is a new type of high-density PLD, and it is one of the most widely used PLD devices in the world. Next, This thesis studied the structural aspects of signal generator, the working principle and realization method. And gives the FPGA-based multi-waveform signal generator of the design
8、process and the surrounding part of the theory and structure.Afterwards,It shows the process how to realize the waveform in the software.As the FPGA design to achieve, it has many advantages, such as: do not modify the hardware circuit in the case of adjustable frequency, sinusoidal waveform can cho
9、ose, triangle waveform, etc., and the circuit structure is simple, scalable, and has a wide frequency range , high frequency resolution, phase-continuous, and fast switching. The frequency can be adjusted from 100Hz to 20KHz,its interval is 100Hz.It can gratify the request of the design. Keywords Fi
10、eld Programmable Gate Array(FPGA)；signal generator device；Hardware Description Language（HDL）；WaveformI 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 信号发生器研究背景11.1.2 FPGA研究背景21.2 课题国内外应用现状及发展前景31.2.1 信号发生器的应用及前景31.2.2 FPGA在信号发生器领域的应用41.3 本文研究的主要内容5第2章 信号发生器的原理及实现方法72.1 信号发生器原理72.1.1 信号发生器概述72.1.2 信号发生器分类72.1
11、.3 信号发生器原理82.2 信号发生器实现方法及方案92.2.1 直接数字频率合成方法92.2.2 低频信号发生器方案论证112.3 本章小结12第3章 系统设计流程及FPGA的运用133.1 设计思路及设计参数133.2 信号发生器系统组成133.2.1 输入部分143.2.2 FPGA部分163.2.3 DAC部分163.2.4 输出显示部分173.3 FPGA简介183.3.1 FPGA的发展183.3.2 FPGA的特点183.3.3 FPGA的分类与结构193.4 FPGA技术的运用203.4.1 FPGA测试技术简介203.4.2 FPGA开发过程与设计方法203.4.3 FPG
12、A的编程与配置233.5 FPGA产品介绍及型号选择243.6 本章小结25第4章 系统软硬件设计及编程语言介绍274.1 硬件描述语言（VHDL）274.1.1 VHDL的发展274.1.2 VHDL的特点284.1.3 VHDL程序结构304.2 软件设计304.2.1 Quartus简介304.2.2 Quartus设计流程314.3 硬件设计354.4 本章小结36结论37参考文献38致谢40附录141附录247附录351附录455 III第1章 绪论 第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 信号发生器研究背景信号发生器又称信号源或振荡器，它已经成为现代科技进步离不开的基础设备之一，在
13、许多领域发挥着重要的作用。信号发生器可产生各类特定波形特定频率的信号以供后续设备或研究实验使用。目前信号发生器所能产生的信号以电信号为主。信号的产生、传输以及处理，在日常应用领域对应于信息的产生、交换和处理，在科研实验领域对应于检测信号的发生、检测过程和分析。只有可利用的信号确实存在，它的传输和处理过程才具有实际意义。在当今这个已经进入了信息时代的社会，人们日常的生活，社会的运转，国家的安全都离不开信号发生器。信号发生器就是信号存在的前提。作为信号的源头，信号发生器的质量、性能参数是否符合要求直接关系到信号处理或者分析的后续阶段能否顺利的进行以及最终处理效果与分析结果是否符合要求。现阶段，世界上已经研制出许多类型的高质量高可靠性的信号发生器,这在某些方面降低了信号传输、处理、与分析的难度。另外，如果信号在产生阶段就存在错误，那么对于接收信号的一端或者运行的过程终端，错误就相对无法避免。所以，想要尽全力杜绝信号传输、处理以及发挥作用过程中的错误，就要求在信号发生器领域达到很高的要求。这也就需要一个符合实际应用要求,设计正确无误的信号发生器。本课题所研究的低频信号发生器是信号发生器当中的一种类型，低频信号发生器的发展经历了几十年的时间，已经拥有了相对成熟的技术
