高中物理教学艺术

电子测量技术论文.txt
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密级：
JINGGANGSHAN
UNIVERSITY
电子测量课程论文（设计） 电子测量课程论文（设计） 课程论文
题目
基于 FPGA 的信号发生器
学 专 班 学 姓
院 业 级 号 名
电子与信息工程学院 电子信息工程技术 08 电信一班 80523046 张绪景 刘宇安
指导教师
摘 要
本次设计课题为应用 VHDL 语言及 MAX+PLUS II 软件提供的原理图输入设 计功能，结合电子线路的设计加以完成一个可应用于数字系统开发或实验时 做输入脉冲信号或基准脉冲信号用的信号发生器， 它具结构紧凑， 性能稳定， 设计结构灵活，方便进行多功能组合的特点，经济实用，成本低廉。具有产 生三种基本波形脉冲信号（正弦波、矩形波和三角波） ，以及三次（及三次以 下）谐波与基波的线性组合脉冲波形输出，且单脉冲输出脉宽及连续脉冲输 出频率可调，范围从 100HZ 到 1kHZ,步进为 100HZ；幅度可调，从 0 到 5 伏， 步进为 0.1V。
关键词：信号发生器， FPGA，EDA，VHDL 语言。 关键词
设计方案
总体设计思路
1 设计步骤 此设计将按模块式实现， 据任务书要求， 设计总共分四大步份完成： 产生波形 （1） （三 种波形：方波、三角波和矩形波）信号； （2）波形组合； （3）频率控制； （4）幅度控制。
2 设计思想 利用 VHDL 编程，依据基本数字电路模块原理进行整合。系统各部分所需工作时钟信 号由输入系统时钟信号经分频得到， 系统时钟输入端应满足输入脉冲信号的要求。 组合波 形信号经显示模块输出。具备幅度和频率可调功能，幅度可通过电位器调整，频率控制模 块则是一个简易的计数器， 控制步径为 100HZ 的可调频率， 最终送至脉冲发生模块输出脉 冲信号， 达到设计课题所要求的输出波形频率可调及幅度可调功能。 幅度可调功能由于比 较简单，可以在 FPGA 外部利用硬件电路实现。总体设计框图如下图 1 所示：
控 制 电 路
波、 方波、 三 角波信 号产生 模块
波形组 合 模块
输出电路
波 电路
100HZ~1KHZ 频率控制 模块/计数 器模块
1KHZ
FPGA
幅度控 制/电位 器
图 1 总体设计框图

方案论证
方案一 采用 DDS（直接数字频率合成器）来设计，设计总体框图如图 2 所示。在设计界里众 所周知，DDS 器件采用高速数字电路和高速 D/A 转换技术，具有频率转换时间短、频率分 辨率高、频率稳定度高、输出信号频率和相位可快速程控切换等优点，所以，我们可以利 用 DDS