毕业论文 函数信号发生器的fpga设计.doc
约35页DOC格式手机打开展开
毕业论文 函数信号发生器的fpga设计,目录摘要iabstractii1 引言- 1 -1.1 编写函数信号发生器的目的及意义- 1 -1.2本设计的主要内容- 2 -2 fpga概述- 3 -2.1 fpga技术的发展历程和动向- 3 -2.2 fpga的设计方法- 3 -2.3 fpga的设计流程- 4 -2.3.1 基于“自顶向下”设计方法的fpga设...
内容介绍
此文档由会员 ljjwl8321 发布
目录
摘要 I
Abstract II
1 引言 - 1 -
1.1 编写函数信号发生器的目的及意义 - 1 -
1.2本设计的主要内容 - 2 -
2 FPGA概述 - 3 -
2.1 FPGA技术的发展历程和动向 - 3 -
2.2 FPGA的设计方法 - 3 -
2.3 FPGA的设计流程 - 4 -
2.3.1 基于“自顶向下”设计方法的FPGA设计流程 - 4 -
2.3.2 基于“自顶向下”设计流程的优点 - 5 -
2.4 VHDL硬件描述语言介绍 - 5 -
2.4.1 VHDL语言的发展历史 - 5 -
2.4.2 VHDL语言的特点 - 6 -
2.4.3 VHDL语言的开发流程 - 7 -
2.4.4 VHDL语言设计总结 - 7 -
2.5 Quartus II软件介绍 - 9 -
2.5.1 Quartus II 概述 - 9 -
2.5.2 Quartus II的设计流程 - 10 -
2.5.3 Quartus II设计方法 - 10 -
3 函数信号发生器的FPGA设计 - 12 -
3.1 三角波信号发生器的设计 - 12 -
3.1.1 三角波的VHDL描述 - 12 -
3.1.2 三角波信号发生器的逻辑电路图 - 13 -
3.2 正弦波信号发生器的设计 - 14 -
3.2.1 正弦波的VHDL描述 - 14 -
3.2.2 正弦波信号发生器的逻辑电路图 - 17 -
3.3 方波信号发生器的设计 - 18 -
3.3.1 方波的VHDL描述 - 18 -
3.3.2 方波信号发生器的逻辑电路图 - 20 -
3.4 波形选择模块的设计 - 20 -
3.4.1 波形选择模块的VHDL描述 - 20 -
3.4.2 波形选择模块的逻辑电路图 - 22 -
3.5 顶层模块的设计 - 22 -
3.5.1 顶层模块的VHDL描述 - 22 -
3.5.2 顶层模块的逻辑电路图 - 24 -
4 函数信号发生器的仿真结果及分析 - 25 -
4.1 三角波信号发生器的仿真结果及分析 - 25 -
4.2 正弦波信号发生器的仿真结果及分析 - 26 -
4.3 方波信号发生器的仿真结果及分析 - 26 -
5 结束语 - 27 -
5.1 总结 - 27 -
5.2 下一步展望 - 27 -
参考文献 - 28 -
致 谢 - 29 -
摘要
函数信号发生器是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通信、测量、雷达、控制、教学等领域应用十分广泛。在科技飞速发展的今天，FPGA在函数信号发生器的领域的应用已经非常普遍。随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求，信号发生器己成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发信号发生器具有重大意义。
函数信号发生器能够产生正弦波、方波、三角波等等各波形信号，还能够将其中任意两种信号或三种信号叠加产生叠加波形。波形频率可以调节，通过拨码开关可以选择波形以不同频率输出。输出的波形信息是8位二进制数字量，可通过D/A期间转换为模拟量后进行放大输出。
设计通过硬件描述语言VHDL来实现，并使用 Altera的QuartusII软件进行编译、调试与仿真，验证了函数信号发生器完全可以实现预定的功能。
关键词：函数信号发生器；FPGA；VHDL；Quartus II软件
Abstract
Function signal generator is the most essential tool in all kinds of test and experiment. It is very widely used in communications, measuring, radar, control, teaching etc .In the days of rapid development of science and technology, FPGA has been preva lently applied in the field of function signal generator . Along with the fast development of economy and science in our country, the corresponding testing instrument and test method entail higher speed and quality, signal generator has become a vital category , thus developing signal generator is of great significance.
Function signal generator can generate sine wave, triangular, square, etc. various waveform signal, including superposition waveform produced by any two or three kinds of signals. Because wave frequency is adjustable so dial through code switch it can output different frequency waveform . The output waveform information is 8 binary Numbers,also it can be transformed to analog through the D/A to be amplified and then output.
The design is accomplished by the VHDL hardware description language and use QuartusII software for compile, debug and simulation. It is verified to prove that the function signal generator can achieve predetermined function.
Key words: Function signal generator; FPGA;VHDL; QuartusII software.
摘要 I
Abstract II
1 引言 - 1 -
1.1 编写函数信号发生器的目的及意义 - 1 -
1.2本设计的主要内容 - 2 -
2 FPGA概述 - 3 -
2.1 FPGA技术的发展历程和动向 - 3 -
2.2 FPGA的设计方法 - 3 -
2.3 FPGA的设计流程 - 4 -
2.3.1 基于“自顶向下”设计方法的FPGA设计流程 - 4 -
2.3.2 基于“自顶向下”设计流程的优点 - 5 -
2.4 VHDL硬件描述语言介绍 - 5 -
2.4.1 VHDL语言的发展历史 - 5 -
2.4.2 VHDL语言的特点 - 6 -
2.4.3 VHDL语言的开发流程 - 7 -
2.4.4 VHDL语言设计总结 - 7 -
2.5 Quartus II软件介绍 - 9 -
2.5.1 Quartus II 概述 - 9 -
2.5.2 Quartus II的设计流程 - 10 -
2.5.3 Quartus II设计方法 - 10 -
3 函数信号发生器的FPGA设计 - 12 -
3.1 三角波信号发生器的设计 - 12 -
3.1.1 三角波的VHDL描述 - 12 -
3.1.2 三角波信号发生器的逻辑电路图 - 13 -
3.2 正弦波信号发生器的设计 - 14 -
3.2.1 正弦波的VHDL描述 - 14 -
3.2.2 正弦波信号发生器的逻辑电路图 - 17 -
3.3 方波信号发生器的设计 - 18 -
3.3.1 方波的VHDL描述 - 18 -
3.3.2 方波信号发生器的逻辑电路图 - 20 -
3.4 波形选择模块的设计 - 20 -
3.4.1 波形选择模块的VHDL描述 - 20 -
3.4.2 波形选择模块的逻辑电路图 - 22 -
3.5 顶层模块的设计 - 22 -
3.5.1 顶层模块的VHDL描述 - 22 -
3.5.2 顶层模块的逻辑电路图 - 24 -
4 函数信号发生器的仿真结果及分析 - 25 -
4.1 三角波信号发生器的仿真结果及分析 - 25 -
4.2 正弦波信号发生器的仿真结果及分析 - 26 -
4.3 方波信号发生器的仿真结果及分析 - 26 -
5 结束语 - 27 -
5.1 总结 - 27 -
5.2 下一步展望 - 27 -
参考文献 - 28 -
致 谢 - 29 -
摘要
函数信号发生器是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通信、测量、雷达、控制、教学等领域应用十分广泛。在科技飞速发展的今天，FPGA在函数信号发生器的领域的应用已经非常普遍。随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求，信号发生器己成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发信号发生器具有重大意义。
函数信号发生器能够产生正弦波、方波、三角波等等各波形信号，还能够将其中任意两种信号或三种信号叠加产生叠加波形。波形频率可以调节，通过拨码开关可以选择波形以不同频率输出。输出的波形信息是8位二进制数字量，可通过D/A期间转换为模拟量后进行放大输出。
设计通过硬件描述语言VHDL来实现，并使用 Altera的QuartusII软件进行编译、调试与仿真，验证了函数信号发生器完全可以实现预定的功能。
关键词：函数信号发生器；FPGA；VHDL；Quartus II软件
Abstract
Function signal generator is the most essential tool in all kinds of test and experiment. It is very widely used in communications, measuring, radar, control, teaching etc .In the days of rapid development of science and technology, FPGA has been preva lently applied in the field of function signal generator . Along with the fast development of economy and science in our country, the corresponding testing instrument and test method entail higher speed and quality, signal generator has become a vital category , thus developing signal generator is of great significance.
Function signal generator can generate sine wave, triangular, square, etc. various waveform signal, including superposition waveform produced by any two or three kinds of signals. Because wave frequency is adjustable so dial through code switch it can output different frequency waveform . The output waveform information is 8 binary Numbers,also it can be transformed to analog through the D/A to be amplified and then output.
The design is accomplished by the VHDL hardware description language and use QuartusII software for compile, debug and simulation. It is verified to prove that the function signal generator can achieve predetermined function.
Key words: Function signal generator; FPGA;VHDL; QuartusII software.
