EDA实训报告-许如婷.docVIP

湖北轻工职业技术学院 电子设计自动化 实训报告 题 目 任意波形发生器 系 部 信息工程系 专 业 电子信息工程技术 班 级 09电信 姓 名 许 如 婷 学 号 0903021131 指导教师 赵 欣 2011年 6 月 25 日 目 录 目 录 2 引言 3 第一章 电路设计原理 4 2.1电路总模块设计 4 2.2各模块的电路设计 4 第二章 芯片资料 10 2.1 EP1K30TC144-3资料 10 2.2 AD558资料 11 2.3 CPLD资料 13 第三章 调试 13 结 论 16 致 谢 17 参考文献 18 附 录 18 一、电路设计设计硬件操作平台 18 二、 程序 19 引言 电子技术在不断地发展，基于EDA技术的设计方法正在成为电子设计系统的主流，大规模可编程逻辑器件CPLD是当今社会应用最广泛的可编程专用集成电路，通过一台电脑，一套EDA开发工具，一块CPLD芯片，就可以设计出所需要的专用集成电路，大大减少了开发时间和开发成本，设计人员可以通过软件编程来修改硬件功能，极大地提高了设计的灵活性和通用性。 这次《任意波形发生器》实训是采用Max+PlusII开发平台，VHDL编程实现，基于可编程器件CPLD设计任意波形发生器。整个系统除了晶体振荡器和D/A数模转换外，全部集成在一块EP1K30TC144-3芯片上。它可输出频率、幅度可调的正弦波、方波、三角波多种波形。波形模块可由用户自行编写程序和波形数据，经下载在不改变整个硬件连接系统连接的情况下，输出我们所需要的波形，实现了传统信号发生器不具有的一些波形的产生。整个设计采用VHDL编程实现，电路连接较为简单，主要是考察我们VHDL语言的编写和软件的操作能力。通过这次的EDA实训让我们对电路原理，软件操作有了更深层次的掌握，更好的为以后的工作和发展打下坚实的基础。 第一章 电路设计原理 2.1电路总模块设计 根据设计设计要求，任意波形信号发生器由3部分组成，即时钟信号发生器，输入频率为10KHZ，波形数据产生器和数/模转换电路。晶体振荡器产生稳定很高的时钟信号，在时钟信号的作用下，波形数据产生频率可变的波形数据数字信号，最后经过数/模转换电路最终输出所需要的波形信号。幅度的调节可通过改变D/A转换芯片电阻网络的基准电压实现。电路设计总图如下图所示。 图1 电路总图设计模块 下图中CNT为计数器模块，在时钟作用下，sin_rom、fangbo、sanjiao模块分别产生正弦波、方波、三角波的波形数据。XZQ（数据选择器）在面板上的波形选择开关SEL[2..0]的控制下，即通过三个开关来分别选择输出不同的波形数据，送至D/A转换电路。D/A转换电路采用AD558芯片。基于CPLD的波形数据产生总电路图如下所示。 图2 波形数据产生器电路图 2.2各模块的电路设计 （1）正弦波波形数据产生模块设计 正弦波结构图如下图所示 图3 设计流程图 正弦波的设计用加法器和正弦波数据存储电路来完成。将正选波的一个周期分为64个采样点，在系统中需建立一个LPM_ROM宏模块来调用存储在sin.mif文件中的正弦波数据。 图4 结构图 完成系统设计后，对设计进行仿真，需将仿真数据与sin.mif中的数据进行比较，确保系统可以完整的输出sin.mif中的所有数据。存储在sin.mif中的数据如下： 图5 地址数据表 根据电路设计该电路由计数器和地址发生器构成，时钟周期为64个为正弦波的一个周期，电路结构和仿真如下图所示。 图6 正弦波电路结构 图7 正弦波仿真波形图 图8 正弦波实物图 频率为125ＨＺ，幅度为2.6V （2）三角波波形数据产生模块设计 该模块可设计一个可逆的计数器实现。设计时设计一变量作为工作状态的标志，在此变量为全0时，当检测到时钟的上升沿的时候进行加同一个数的操作，为全1时，进行减同一个数的操作。由于D/A转换采用8位的ad558芯片，且设计64个时钟周期为一个三角波周期，则输出Q每一次加/减8。电路结构图和仿真波形如下图所示。 图9 三角波电路结构图 图10 三角波仿真波形图 图11 三角波实物图 频率为125ＨＺ，幅度为2.6V （3）方波波形数据产生模块设计 该程序通过交替输出全0和全1，并给以32个时钟周期延时实现半个周期，64个时钟为一个周期。电路结构图和仿真波形如下图所示。 图12 方波电路结构 图13 方波仿真波形图 图14 方波实物图 频率为125ＨＺ，幅度为2.