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文檔簡介
沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計報告目錄24115目錄 127641摘要 216552基于FPGA的DDS信號發(fā)生器設(shè)計 3199161.基于FPGA的DDS信號發(fā)生器設(shè)計選題背景 3136271.1系統(tǒng)背景 32661.2選題目的及其意義 3192562.方案的比較與分析 420612.1方案比較 4212192.2DDS模塊方案論證 4133272.3數(shù)據(jù)存儲方案論證 6149582.4鍵盤/顯示方案論證 673853.方案總體設(shè)計及原理 7316033.1信號發(fā)射部分電路 7232343.2工作原理 7259653.1.1基本工作原理 7158333.1.2FPGA設(shè)計 8135063.1.3DDS工作原理 9212944.驗證與分析 139056參考文獻 1720888附錄:設(shè)計源碼 18
摘要隨著科技的不斷發(fā)展,電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展,90年代后期,出現(xiàn)了以高級語言描述、系統(tǒng)級仿真和綜合技術(shù)為特征的第三代EDA工具,極大地提高了系統(tǒng)設(shè)計的效率。本設(shè)計是基于FPGA的DDS信號發(fā)生器設(shè)計,它能夠產(chǎn)生方波,三角波和正弦波三種基本波形。其電路采用FPGA器件相結(jié)合的方法,充分利用和FPGA器件的快速性、外設(shè)的替代性,采用數(shù)字技術(shù),通過對三種波形輸出進行控制,包括幅度控制和頻率控制電壓的控制,通過DAC轉(zhuǎn)換輸出、并將頻率與幅度的大小送LCD顯示等功能。同時對四種波形進行編輯。對鍵盤進行掃描判斷,進入相應(yīng)的功能程序。在各功能程序中,執(zhí)行相應(yīng)內(nèi)容,將控制字送到DAC進行轉(zhuǎn)換,從而對模擬波形的幅度進行控制,再經(jīng)過放大輸出。關(guān)鍵詞:FPGA;DDS;信號發(fā)生器基于FPGA的DDS信號發(fā)生器設(shè)計1.基于FPGA的DDS信號發(fā)生器設(shè)計選題背景1.1系統(tǒng)背景現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA,與PAL、GAL器件相比,他的優(yōu)點是可以實時地對外加或內(nèi)置得RAM或EPROM編程,實施地改變迄今功能,實現(xiàn)現(xiàn)場可編程(基于EPROM型)或在線重配置(基于RAM型)。是科學(xué)試驗、演技研制、小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的最佳選擇其間。自上世紀70年代單片機問世以來,它以其體積小、控制功能齊全、價格低廉等特點贏得了廣泛的好評與應(yīng)用。由單片機構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有有體積小、功耗低控制功能強的特點,它用利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化,還有助與提高儀表的精度和準確度,簡化結(jié)構(gòu)、減小體積與重量,便于攜帶與使用,降低成本,增強抗干擾能力,便于增加顯示、報警和診斷功能。因而許多現(xiàn)代儀器儀表都用到了單片機。1.2選題目的及其意義信號發(fā)生器它最原始的功能是能夠產(chǎn)生多種波形,比如說它可以產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、鋸齒波等等。但隨著科技的發(fā)展,它的功能也得到了增強,成為最普通、最基本的,也是應(yīng)用最廣泛的電子儀器之一,幾乎所有的電參量的測量都需要用到多功能信號發(fā)生器。不論是在生產(chǎn)還是在科研與教學(xué)上,多功能信號源發(fā)生器都是電子工程師信號仿真實驗的最佳工具。它除此之外還有許多的用途,它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、教學(xué)、醫(yī)學(xué),科學(xué)研究等領(lǐng)域。目前大部分信號發(fā)生器的設(shè)計是以微控制器為核心進行的,它與純硬件設(shè)計的信號發(fā)生器相比,具有高精度、高可靠性、操作方便、價格便宜、智能化等特點,是智能化儀器的一個發(fā)展方向,具有一定的實用價值。
2.方案的比較與分析2.1方案比較方案一:采用模擬鎖相環(huán)實現(xiàn)。模擬鎖相環(huán)技術(shù)是一項比較成熟的技術(shù)。應(yīng)用模擬鎖相環(huán),可將基準頻率倍頻,或分頻得到所需的頻率,且調(diào)節(jié)精度可以做到相當(dāng)高、穩(wěn)定性也比較好。但模擬鎖相環(huán)模擬電路復(fù)雜,不易調(diào)節(jié),成本較高,并且頻率調(diào)節(jié)不便且調(diào)節(jié)范圍小,輸出波形的毛刺較多,得不到滿意的效果。方案二:采用直接數(shù)字頻率合成,用單片機作為核心控制部件,能達到較高的要求,實現(xiàn)各種波形輸出,但受限于運算位數(shù)和運算速度,產(chǎn)生的波形往往達不到滿意效果,并且頻率可調(diào)范圍小,很難得到較高頻率,并且單片機的引腳少,存儲容量少,這就導(dǎo)致了外圍電路復(fù)雜。方案三:采用直接數(shù)字頻率合成,用FPGA器件作為核心控制部件,精度高穩(wěn)定性好,得到波形平滑,特別是由于FPGA的高速度,能實現(xiàn)較高頻率的波形。控制上更方便,可得到較寬頻率范圍的波形輸出,步進小,外圍電路簡單易實現(xiàn)。因此采用方案三。2.2DDS模塊方案論證方案一:采用高性能DDS單片電路的解決方案。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,目前高超性能優(yōu)良的DDS產(chǎn)品不斷推出,主要有Qualcomm、AD、Sciteg和Stanford等公司單片電路(monolithic)。Qualcomm公司推出了DDS系列Q2220、Q2230、Q2334、Q2240、Q2368,其中Q2368的時鐘頻率為130MHz,分辨率為0.03Hz,變頻時間為0.1μs;美國AD公司也相繼推出了他們的DDS系列:AD9850、AD9851、可以實現(xiàn)線性調(diào)頻的AD9852、兩路正交輸出的AD9854以及以DDS為核心的QPSK調(diào)制器AD9853、數(shù)字上變頻器AD9856和AD9857。AD公司的DDS系列產(chǎn)品以其較高的性能價格比,目前取得了極為廣泛的應(yīng)用。方案二:采用低頻正弦波DDS單片電路的解決方案。此方案的典型電路有MicroLinear公司的電源管理事業(yè)部推出低頻正弦波DDS單片電路ML2035以其價格低廉、使用簡單得到廣泛應(yīng)用。ML2035特性:(1)輸出頻率為直流到25kHz,在時鐘輸入為12.352MHz以外頻率分辨率可達到1.5Hz(-0.75~+0.75Hz),輸出正弦波信號的峰-峰值為Vcc;(2)高度集成化,無需或僅需極少的外接元件支持,自帶3~12MHz晶體振蕩電路;(3)兼容的3線SPI串行輸入口,帶雙緩沖,能方便地配合單片機使用;(4)增益誤差和總諧波失真很低。ML2035生成的頻率較低(0~25kHz),一般應(yīng)用于一些需產(chǎn)生的頻率為工頻和音頻的場合。如用2片ML2035產(chǎn)生多頻互控信號,并與AMS3104(多頻接收芯片)或ML2031/2032(音頻檢波器)配合,制作通信系統(tǒng)中的收發(fā)電路等??删幊陶也òl(fā)生器芯片ML2035設(shè)計巧妙,具有可編程、使用方便、價格低廉等優(yōu)點,應(yīng)用范圍廣泛。很適合需要低成本、高可靠性的低頻正弦波信號的場合。方案三:自行設(shè)計的基于CPLD/FPGA芯片的解決方案。DDS技術(shù)的實現(xiàn)依賴于高速、高性能的數(shù)字器件??删幊踢壿嬈骷云渌俣雀摺⒁?guī)模大、在線可編程,以及有強大EDA軟件支持等特性,十分適合實現(xiàn)DDS技術(shù)。目前PLD器件(包括CPLD、FPGA)的生產(chǎn)廠商主要有Altera,Xilinx以及Lattoce等。Altera是著名的PLD生產(chǎn)廠商,多年來一直占據(jù)著行業(yè)領(lǐng)先的地位。Altera的PLD具有高性能、高集成度和高性價比的優(yōu)點,此外它還提供了功能全面的開發(fā)工具和豐富的IP核、宏功能外它還提供了功能全面的開發(fā)工具和豐富的IP核、宏功能庫等,因此Altera的產(chǎn)品獲得了廣泛的應(yīng)用。雖然有的專用DDS芯片的功能也比較多,但控制方式卻是固定的,因此不一定是我們所需要的。而利用FPGA則可以根據(jù)需要方便地實現(xiàn)各種比較復(fù)雜的調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能,具有良好的實用性。就合成信號質(zhì)量而言,專用DDS芯片由于采用特定的集成工藝,內(nèi)部數(shù)字信號抖動很小,可以輸出高質(zhì)量的模擬信號;利用FPGA也能輸出較高質(zhì)量的信號,雖然達不到專用DDS芯片的水平,但信號精度誤差在允許范圍之內(nèi)?;谝陨蟽?yōu)點我們采用了FPGA芯片來實現(xiàn)我們設(shè)計的DDS。圖2.1DDS工作框圖2.3數(shù)據(jù)存儲方案論證方案一:將波形數(shù)據(jù)存儲在EPROM27C512中,并直接通過單片機軟件掃描的方式將波形沼氣傳輸給DAC產(chǎn)生波形輸出。這種方法是硬件電路簡單,用通用的單片機最小系統(tǒng)板和一般的D/A轉(zhuǎn)換器就可以完成。由于在此方案中單片機要完成波形掃描功能,還要負責(zé)整個系統(tǒng)的管理任務(wù),并且受單片機工作速度的限制,不能很好的完成題目的要求。方案二:使用FPGA作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換橋梁,將波形存儲在其內(nèi)部的RAM中,通過硬件掃描將波形數(shù)據(jù)傳輸給DAC產(chǎn)生波形輸出。由于FPGA是一種高密可編程邏輯器件,可以滿足題目的要求。綜合各種因素,選擇方案二。2.4鍵盤/顯示方案論證本設(shè)計的頻率字和相位字輸入來實現(xiàn),通過外部將數(shù)據(jù)輸入到FPGA中,同時控制DAC的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。鍵盤采用4×3矩陣式,共12個鍵分別對應(yīng)0~9個數(shù)字鍵和一個啟動鍵兩個波形控制鍵。常用的顯示方案有以下幾種。方案一:使用液晶顯示屏顯示頻率,幅度和相位以及波的形狀。液晶顯示屏(LCD)具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險,平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍、可視面積大、畫面效果好、分辨率高、抗干擾能力強等特點。方案二:使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管是采用BCD編碼顯示數(shù)字,程序編譯容易,資源占用較少,但是顯示的字符較少,且不能顯示漢字。根據(jù)以上的論述,采用方案一。
3.方案總體設(shè)計及原理3.1信號發(fā)射部分電路本系統(tǒng)分為五大部分:FPGA主控電路,液晶顯示,鍵盤控制,數(shù)模轉(zhuǎn)換,低通濾波電路。框圖如圖3.1所示:圖3.1系統(tǒng)總設(shè)計流程圖3.2工作原理3.1.1基本工作原理本設(shè)計以FPGA為核心,由外部來實現(xiàn)頻率、相位的預(yù)置和步進,并完成信號的頻率和相位差顯示。如圖3.1系統(tǒng)框圖。采用直接頻率合成(DDS)技術(shù),用FPGA來產(chǎn)生一路信號波行。將量化的波形數(shù)據(jù)存到存儲器中,在經(jīng)地址計數(shù)器尋址讀出波形數(shù)據(jù),控制地址計數(shù)器的時鐘頻率即可控制采樣點數(shù),這樣就控制了輸出波形的頻率。由于這些數(shù)據(jù)為數(shù)字量,故再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換為模擬量,通過低通濾波器濾除階梯即可輸出滿足要求的波形。由于本設(shè)計采用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS),運用一片ROM,存儲波形數(shù)據(jù),分別由設(shè)定數(shù)據(jù)差值的地址數(shù)據(jù)尋址即可輸出有設(shè)定波形,有效地擴展了輸出波形的頻率范圍并實現(xiàn)了輸出高精度相位的波行信號,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。圖3.2工作原理框圖3.1.2FPGA設(shè)計本設(shè)計采用Altera公司的EP2C8Q208C8N器件,利用其集成化數(shù)字系統(tǒng)EDA設(shè)計軟件QuartusII進行開發(fā)。開發(fā)語言用VerilogHDL。設(shè)計一相位累加器,同時輸出兩路尋址信號(基準信號的尋址信號以及輸出信號的尋址信號),對ROM表進行尋址輸出波形。設(shè)計框圖如上圖3.2:直接數(shù)字頻率合成器,(DirectDigitalSynthesizer)是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種頻率合成技術(shù)。一個直接數(shù)字頻率合成器由相位累加器、加法器、波形存儲ROM、D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。其中K為頻率控制字、P為相位控制字、W為波形控制字、為參考時鐘頻率,N為相位累加器的字長,D為ROM的數(shù)據(jù)位及D/A轉(zhuǎn)換器的字長。相位累加器在時鐘的控制下以步長K作累加,輸出的N位二進制碼與相位控制字P、波形控制字W相加后作為波形ROM的地址,對波形ROM進行尋址,波形ROM輸出D位的幅度碼S(n)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變成階梯波S(t),再經(jīng)過低通濾波器平滑后就可以得到合成的信號波形。全盛的信號波形取決于波形ROM中存放的幅度碼,因此用DDS可以產(chǎn)生任意波形[3]。(1)頻率預(yù)置與調(diào)節(jié)電路。K被稱為頻率控制字,也叫相位增量。DDS方程為:(3.1)為輸出頻率,為時鐘頻率。當(dāng)K=1時,DDS輸出最低頻率(也即頻率分辨率)為/2N,而DDS的最輸出頻率由Nyquist采樣定理決定,即/2,也就是說K的最大值為2N-1。因此,只要N足夠大,DDS可以得到很細的頻率間隔。要改變DDS的輸出頻率,只要改變頻率控制字K即可。(2)累加器相位累加器由N位加法器與N位寄存器級聯(lián)構(gòu)成。每來一個時鐘脈沖,加法器將頻率控制字K與寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加,再把相加后的結(jié)果送至寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。寄存器將加法器在上一個時鐘作用后所產(chǎn)生的相位數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端;以使加法器在下一個時鐘作用下繼續(xù)與頻率控制字進行相加。這樣,相位累加器在時鐘的作用下,進行相位累加。當(dāng)相位累加器累加滿量時就會產(chǎn)生一次溢出,完成一個周期性的動作。(3)控制相位的加法器通過改變相位控制字P可以控制輸出信號的相位參數(shù)。令相位加法器的字長為N,當(dāng)相位控制字由0躍變到P(P≠0)時,波形存儲器的輸入為相位累加器的輸出與相位控制字P之和,因而其輸出技術(shù)的幅度編碼相位會增加P/2N,從而使最輸出技術(shù)的信號產(chǎn)生相稱。(4)控制波形的加法器通過改變小型控制字W可以控制輸出信號的波形。由于波形存儲器中的不同波形是分塊存儲的,所以當(dāng)小型控制字改變時,波形存儲器的輸入為改變相位后的地址與波形控制字W(波形地址)之和,從而使最后輸出技術(shù)的信號產(chǎn)生相移。(5)波形存儲器用相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為波形存儲器的取樣地址,進行波形的相位—幅值轉(zhuǎn)換,即可在給定的時間上確定輸出的波形的抽樣幅值。N位的尋址ROM相當(dāng)于把0O~360O的正弦信號離散成具有2N個樣值的序列,若波形ROM有D位數(shù)據(jù)位,則2N個樣值的幅值以D位二進制數(shù)固化在ROM中,按照地址的不同可心輸出相應(yīng)本相位的正弦信號的幅值。3.1.3DDS工作原理1971年,美國學(xué)者J.Tierney等人撰寫的“ADigitalFrequencySynthesizer”一文首次提出了以全數(shù)字技術(shù),從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新的數(shù)字合成原理。限于當(dāng)時的技術(shù)和器件產(chǎn)能,它的性能指標尚不能與已有的技術(shù)相比,故未受到重視。近些年來,隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,直接數(shù)字頻率合成器(DirectDigitalFrequencySynthesis,簡稱DDS或DDFS)得到了飛速的發(fā)展,它以有別于其它頻率合成方法的優(yōu)越性能和特點成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的姣姣者。隨著可編程器件(ProgrammableLogicDevice,PLD)的出現(xiàn),使得DDS技術(shù)又呈現(xiàn)出一種新的局面,輸出頻帶得到了極大的提高,系統(tǒng)更容易集成,功耗更小。DDS的基本原理是基于Nyquist采樣定理,將模擬信號進行采集,經(jīng)量化后存入存儲器中(查找表),通過尋址查表輸出波形數(shù)據(jù),再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換濾波即可恢復(fù)原波形。其實現(xiàn)過程如圖3.4所示。根據(jù)Nyquist采樣定理知,要使信號能夠恢復(fù),必須滿足采樣頻率大于被采樣信號最高頻率的2倍,否則將產(chǎn)生混迭,經(jīng)D/A不能恢復(fù)原信號。下面以正弦信號波形輸出為例說明DDS的基本原理。一個頻譜純凈的單頻正弦信號可以表示為(3.2)式中,為輸出正弦波幅度,為初始相位。由于與不隨時間變化,為了設(shè)計方便,將歸一化為1,而令為0,這樣上式可表示為:(3.3)先對此波形進行采樣,其基本原理如圖2.2所示。設(shè)采樣頻率為,采樣周期為,則采樣后得到的信號波形可表示為:(3.4)從上式可看出,采樣后的波形數(shù)據(jù)為正弦值,存在負值,而存儲器中的數(shù)是以無符號的二進制數(shù)來表示,故須將采樣得到的數(shù)值加上某一常量,從而使采樣得到的離散序列均為正數(shù)。而在后續(xù)D/A轉(zhuǎn)換輸出波形減去一直流電平,使輸出波形不含直流分量。對于上式,由于其最小值為-1,故可加上1這個常數(shù),將全部采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為正數(shù)。這樣得到的表達式為:(3.5)DDS采用全數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)頻率合成,使其與一般的頻率合成相比,有一些很突出的優(yōu)點及獨特的性能。DDS在相對帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時間、頻率分辨率、相位連續(xù)性、正交輸出以及集成化等一系列性能指標方面遠遠超過了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達到的水平,為系統(tǒng)提供了優(yōu)于模擬信號源的性能[5]。概括來說主要有以下性能指標及優(yōu)點:(1)輸出帶寬當(dāng)頻率控制字K=1時(即:向相位累加器中送入的累加步長為1),則輸出的最低頻率為(3.8)式中,為系統(tǒng)時鐘頻率,N為相位累加器的位數(shù)。當(dāng)相位累加器位數(shù)很高時,最低輸出頻率可達到mHz,甚至更低,可以認為DDS的最低合成頻率為零頻。DDS最高輸出頻率受限于系統(tǒng)時鐘頻率和一個周波波形系列點數(shù),在時鐘頻率為、采樣點數(shù)為M(存儲深度)下,最高輸出頻率為:(3.9)這是一個比較大的數(shù)值,所以,DDS相對其它頻率合成技術(shù),其帶寬得到了極大的提高。(2)頻率、幅度、相位分辨率頻率分辨率也就是頻率的最小步進量,其值等于DDS的最低合成頻率。(3.10)根據(jù)相位累加器位數(shù)的不同有著不同的頻率分辨率。由DDS最低合成頻率接近零頻知,其頻率分辨率可達到零頻。所以DDS相比其它頻率合成技術(shù)有精密的頻率分辨率。精細的頻率分辨率使得輸出頻率十分逼近連續(xù)變化。幅度的分辨率決定于幅度控制的DAC的位數(shù):(3.11)式中,N為幅度控制的DAC的位數(shù),Vref為幅度控制的DAC的參考電壓。相位差的分辨率與一個周波采樣點數(shù)M成反比,(3.12)從上可看出,DDS技術(shù)可根據(jù)實際需要,對頻率分辨率、幅度分辨率以及相位差分辨率進行靈活控制。(3)頻率轉(zhuǎn)換靈活性頻率轉(zhuǎn)換靈活性是指頻率控制字改變后,輸出波形頻率跟蹤頻率控制字的能力。DDS是一個開環(huán)系統(tǒng),無任何反饋環(huán)節(jié),故可認為其頻率轉(zhuǎn)換是實時的。DDS的相位序列在時間上是離散的,在頻率控制字K改變后,經(jīng)過一個時鐘周期后即可按新的相位增量累加,可認為它的頻率轉(zhuǎn)換時間就是頻率控制字的傳輸時間。而在現(xiàn)代數(shù)字電路,數(shù)據(jù)傳輸延時為ns級的頻率轉(zhuǎn)換時間極為短暫。(4)相位連續(xù)性從DDS原理可知,在改變DDS的輸出頻率時,實際就是改變地址發(fā)生器輸出地址的速率,即改變相位函數(shù)的增長率。如在t1時刻,當(dāng)頻率控制字改變后,只是改變了t1時刻的地址上產(chǎn)生下一時刻t2地址的速率,并沒有改變t1時刻的地址,而且t2時刻地址還是在t1時刻地址的基礎(chǔ)上進行累加。這樣,就保持了輸出波形相位的連續(xù)性,只是在改變頻率的瞬間其頻率發(fā)生了突變。(5)波形靈活性DDS技術(shù)的核心是控制尋址的速率,對查找表尋址輸出波形數(shù)據(jù),只要改變查找表中的波形數(shù)據(jù)即可改變輸出的波形。這樣,可對多種波形進行采集,存入存儲器,根據(jù)需要靈活控制輸出波形的種類。此外,只要在DDS內(nèi)部加上相應(yīng)控制如調(diào)頻控制FM、調(diào)相控制PM和調(diào)幅控制AM,即可以方便靈活地實現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能,產(chǎn)生FSK、PSK、ASK和MSK等信號。當(dāng)DDS的波形存儲器分別存放正弦和余弦函數(shù)表時,即可得到正交的兩路輸出。DDS還可靈活輸出多相波形,只需設(shè)計同樣的查找表,改變其尋址的起始位置,即可輸出多相相位差可編程控制的波形。(6)噪聲及諧波有限字長效應(yīng)是數(shù)字系統(tǒng)不可避免的問題。在數(shù)據(jù)采集后需要對數(shù)據(jù)量化,這就產(chǎn)生了量化誤差。如,12.7,由于數(shù)字系統(tǒng)從本質(zhì)上只能認識無符號的整數(shù),這樣,根據(jù)四舍五入的方法,將12.7量化為13,就產(chǎn)生了量化誤差。這樣,就引入了噪聲以及諧波分量。此外,由于DAC的非理想特性,包括非線性性能和所生成的階梯波中有尖峰之類而引起的雜散輸出,稱為DAC新增噪聲。在DDS中,由于采用全數(shù)字化設(shè)計,不可避免地存在上述噪聲與諧波,須加濾波器加以濾除。此外,在設(shè)計電路時要注意電路的優(yōu)化。(7)其它性能DDS的其它性能指標有易控性、集成度、體積、功耗、穩(wěn)定可靠性以及性價比。由于DDS中幾乎所有部件都屬于數(shù)字電路,易于集成,功耗低、體積小、重量輕、可靠性高,且易于程控,使用相當(dāng)靈活,因此性價比極高。4.驗證與分析測試平臺如下圖。正弦波信號如下圖。方波信號如下圖。三角波信號如下圖。鋸齒波信號如下圖。經(jīng)測試。所涉及的信號發(fā)生器功能完整滿足設(shè)計要求。
5.總結(jié)這次對無線門鈴的設(shè)計,我對Multisim等軟件能夠更加熟練的使用,同時也提高了網(wǎng)上搜索需要的信息和對檢索到的信息的處理的能力。課程設(shè)計的主要目的就是提高學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識、基本動手能力,使學(xué)生對日常的電子產(chǎn)品以及相關(guān)電路處理原理及方法有較為全面的了解,能夠運用相關(guān)軟件進行模擬分析,并幫助學(xué)生掌握基本的文獻檢索和文獻閱讀的方法,同時提高學(xué)生正確地撰寫論文的基本能力。由于正值期末考試的期間,便沒有那么多的時間去做實物出來,于是就認真的做了相關(guān)的仿真,幾經(jīng)矯正與修改,最終總算是完成了所想要的結(jié)果。查的資料時,也了解了一些常見器件的基本原理,通過努力,認真分析電路,把電路的原理搞懂才是真正的明白:看事物不能表面,要深入其理。通過本次課程設(shè)計,我發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足,自己知識的很多漏洞,看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏,理論聯(lián)系實際的能力還急需提高,設(shè)計思維也要加強。當(dāng)然,在設(shè)計電路的艱辛的同時,更讓我體會到成功的喜悅和快樂。
參考文獻[1]楊翠娥,高頻電子線路實驗與課程設(shè)計,哈爾濱工程大學(xué)出版社[2]張肅文,高頻電子線路,高教出版社[3]何中庸,高頻電路設(shè)計與制作,科學(xué)出版社[4]曾興雯,高頻電子線路輔導(dǎo),西安電子科大出版社[5]謝沅清,模擬電子線路,成都電子科大出版社[6]廖先蕓,電子技術(shù)實踐與訓(xùn)練,北京高等教育出版社附錄:設(shè)計源碼modulegenerator(CLK_IN,RST,CLK_DAC,DATA_DAC,KEY_MENU,KEY_UP,KEY_DOWN,KEY_LEFT,KEY_RIGHT,);inputCLK_IN;inputRST;outputCLK_DAC;output[7:0]DATA_DAC;inputKEY_MENU;inputKEY_UP;inputKEY_DOWN;inputKEY_LEFT;inputKEY_RIGHT;wireCLK_IN;wireRST;regCLK_DAC;reg[7:0]DATA_DAC;wireKEY_MENU;wireKEY_UP;wireKEY_DOWN;wireKEY_LEFT;wireKEY_RIGHT;reg[3:0]DATA_TUBE;reg[7:0]DATA_LED;reg[17:0]ROM_CNT;reg[7:0]ROM_ADD;reg[7:0]ROM_DATA;reg[11:0]DATA_DAC_N;reg[1:0]FORM_VALUE;reg[17:0]FREQ_VALUE;reg[3:0]RANGE_VALUE;reg[3:0]FREQ_DATA;wireKEY_MENU_REG;wireKEY_UP_REG;wireKEY_DOWN_REG;wireKEY_LEFT_REG;wireKEY_RIGHT_REG;wire[7:0]ROM_sine_DATA;wire[7:0]ROM_square_DATA;wire[7:0]ROM_triangle_DATA;wire[7:0]ROM_sawtooth_DATA;PLLI_PLL(.inclk0(CLK_IN),.c0(CLK_SYS));KEYI_KEY(.CLK_SYS(CLK_SYS),.KEY_MENU(KEY_MENU),.KEY_UP(KEY_UP),.KEY_DOWN(KEY_DOWN),.KEY_LEFT(KEY_LEFT),.KEY_RIGHT(KEY_RIGHT),.KEY_MENU_REG(KEY_MENU_REG),.KEY_UP_REG(KEY_UP_REG),.KEY_DOWN_REG(KEY_DOWN_REG),.KEY_LEFT_REG(KEY_LEFT_REG),.KEY_RIGHT_REG(KEY_RIGHT_REG),);ROM_sineI_ROM_sine(.address(ROM_ADD),.clock(CLK_SYS),.q(ROM_sine_DATA));ROM_squareI_ROM_square(.address(ROM_ADD),.clock(CLK_SYS),.q(ROM_square_DATA));ROM_triangleI_ROM_triangle(.address(ROM_ADD),.clock(CLK_SYS),.q(ROM_triangle_DATA));ROM_sawtoothI_ROM_sawtooth(.address(ROM_ADD),.clock(CLK_SYS),.q(ROM_sawtooth_DATA));/*DAC*/always@(*)CLK_DAC<=CLK_SYS;always@(posedgeCLK_SYSornegedgeRST)if(!RST)beginDATA_DAC<=0;DATA_DAC_N<=0;endelsebeginDATA_DAC<=DATA_DAC_N[7:0];DATA_DAC_N<=(ROM_DATA*(RANGE_VALUE+1))>>4;endalways@(posedgeCLK_SYSornegedgeRST)if(!RST)ROM_CNT<=0;elseif(ROM_CNT==FREQ_VALUE)ROM_CNT<=0;elseROM_CNT<=ROM_CNT+1;always@(posedgeCLK_SYSornegedgeRST)if(!RST)ROM_ADD<=0;elseif(ROM_CNT==0)if(ROM_ADD==255)ROM_ADD<=0;elseROM_ADD<=ROM_ADD+1;always@(posedgeCLK_SYSornegedgeRST)if(!RST)ROM_DATA<=0;elseif(FORM_VALUE==0)ROM_DATA<=ROM_sine_DATA;elseif(FORM_VALUE==1)ROM_DATA<=ROM_square_DATA;elseif(FORM_VALUE==2)ROM_DATA<=ROM_triangle_DATA;elseif(FORM_VALUE==3)ROM_DATA<=ROM_sawtooth_DATA;elseROM_DATA<=0;always@(posedgeCLK_SYSornegedgeRST)if(!RST)FORM_VALUE<=0;
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