集成电路课程设计格式要求.doc

集成电路课程设计格式要求 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 集成电路课程设计 ——基于FPGA的数字信号发生器设计 齐齐哈尔大学通信与电子工程学院 通信 111：张本招 指导教师：都文和 2021年7月4日 摘 要 数字信号发生器是数字信号处理中不可缺少的调试设备，在生产生活中的应用非常广泛。本文所设计的内容就是基于Altera公司的现场可编程门阵列〔FPGA〕实现数字信号发生器的设计，FPGA具有密度高，功耗低，体积小，可靠性高等特点，设计时可以不必过多考虑具体硬件连接；本设计中应用VHDL硬件描述语言进展描述，使该数字信号发生器可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波四个独立的波形，并能对所产生的四种波形的频率和幅度进展调节。 关键词：直接数字频率合成；数字波形发生器；FPGA；DDS；VHDL 目 录 第一章 绪 论 1 1.1 背景与意义 1 1.2 国内外开展现状 1 第二章 相关工具介绍 3 2.1 DDS技术 3 2.2 FPGA简介 4 2.3 VHDL简介 5 2.4 QuartusⅡ简介 7 第三章 系统硬件电路设计 9 3.1 数字信号发生器的系统组成 9 3.2 设计原理及要求 9 3.3 输入局部 10 频率、幅值和波形转换局部 10 系统时钟电路 11 3.3.3 电源电路的设计 12 3.4 FPGA局部 12 3.5 D/A转换局部 13 3.5.1 DAC0832转换器简介 14 滤波电路 15 第四章 系统软件设计 16 软件系统流程图 16 4.2 数字信号发生器的软件设计 16 软件各模块 17 4.2.1 主控制模块 17 4.2.2 波形数据产生模块 18 完毕语 21 参考文献 22 绪 论 1.1 背景与意义 在电子技术领域，常常需要波形、频率、幅度都可调的电信号，用于产生这种电信号的电子仪器称作信号发生器。 信号发生器是一种常用的信号源，广泛运用于科学研究、生产实践和教学试验等领域。特别是在通信系统的科研实验中，常常需要用到不同频率和幅度的信号，如正弦波、三角波、方波和锯齿波等。作为一种为电子测量和计量提供电信号的设备，它和万用表、示波器、频率计等仪器一样，是最普通、最根本，也是运用最广泛的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都需要用到信号发生器。 传统的波形发生器多采用模拟分立元件实现，产生的波形种类要受到电路硬件的限制，体积大、灵活性和稳定性也相对较差。近年来，以数字技术为根底的数字信号发生器得到了飞速的开展，性能指标都到达了一个新的水平。现场可编程门阵列器件具有容量大、运算速度快、现场可编程等优点，使得许多复杂的电路有了新的实现途径，越来越被广泛地应用到实际系统中。而且随着当今电子系统的越来越复杂，毫无疑问，数字信号发生器正在成为模拟复杂信号的事实标准。 但凡能产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。 信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。信号源主要给被测电路提供所需要的信号〔各种波形〕，然后用其它仪表进展测量的参数。信号源有很多种分类方法，其中一种方法可分为混和信号源和逻辑信号源两种。其中混和信号源主要输出模拟波形；逻辑信号源输出数字码形。混和信号源又可分为函数信号发生器和任意波形/函数发生器，其中函数信号发生器输出标准波形，如正弦波、方波等，任意波/函数发生器输出用户自定义的任意波形；逻辑信号发生器又可分为脉冲信号发生器和码型发生器，其中脉冲信号发生器驱动较小个数的的方波或脉冲波输出，码型发生器生成许多通道的数字码型。 1.2 国内外开展现状 采用可变时钟和计数器寻址波形存储器的任意波形发生器[4]在一段时期内曾得到广泛的应用，其取样时钟频率较高且可调节，然而这种波形发生器对硬件要求比较高，需要高性能的锁相环和截止频率可调的低通滤波器，且频率分辨率低，频率切换速度较慢，已经逐步退出市场。 目前市场上的数字信号发生器主要采用直接数字合成〔Direct Digital Synthesuzer，DDS〕技术，这种波形发生器不仅可以产生可变频的载频信号、各种调制信号，同时还能和计算机配合产生用户自定义的有限带宽的任意信号，可以为多领域的测试提供宽带宽、高分辨率的测试信号。 从目前开展状况来看，国外数字信号发生器的研制