基于eda技术的多功能信号发生器的设计.doc
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基于eda技术的多功能信号发生器的设计,基于eda技术的多功能信号发生器的设计摘要在现代电子技术的研究及应用领域中，常常需要高精度且频率可调的信号源。随着通信技术的发展，频道的分布日趋密集，高精度、高稳定度的通信频率就显得更加重要。本课题的研究eda频率可调数字信号发生器的设计方案和具体实现。按照eda开发流程，采用vhdl语言对fpga进行编程来实现dds...
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基于EDA技术的多功能信号发生器的设计
摘要
在现代电子技术的研究及应用领域中，常常需要高精度且频率可调的信号源。随着通信技术的发展，频道的分布日趋密集，高精度、高稳定度的通信频率就显得更加重要。
本课题的研究EDA频率可调数字信号发生器的设计方案和具体实现。按照EDA开发流程，采用VHDL语言对FPGA进行编程来实现DDS功能。详细介绍了信号发生器得发展，数字波形的基本原理和波形发生器的设计过程。用VHDL语言编写了波形发生器的代码，进行了时序仿真，各模块都在逻辑综合工具QuartusⅡ下进行了综合，完全符合设计要求，并编程下载到EPF10KLC84-4，经D/A转换器将波形数据转换成模拟数据，再通过低通滤波器输出。并且可以通过控制实验箱上的四个按键,能在示波器上观察到频率可调的正弦波、三角波、方波和锯齿波，频率范围是10HZ～250KHZ。
关键词：EDA；FPGA；D/A转换器；信号发生器；频率可调
A Study of Multi-Functional Signal Generator Based on EDA
Abstract
In the study and applied field of modern electric technology, high precise and changeable signal source is needed. With communication technology developing and the distribution of channel tending dense, high precise and high stable communication frequency appears to be more and more important.
This subject is to study design scheme and implementation of EDA changeable signal digital signal generator. According to EDA developing process, FPGA is programmed in VHDL language to achieve DDS function. This paper in detail introduces the development of signal generator, the basic principle of digital waveform and the design process of waveform generator. The code of waveform generator programmed in VHDL language will be simulated by time sequence. If each module synthesized by logically combined tool－QuartusⅡcorresponds completely to the design demand, they will be programmed and loaded down to EPF10KLC84-4. Waveform data will be shifted to analog data through D/A converter, then will be output through low pass filter. Meantime, by controlling the four keys on the experiment case, changeable signal sinusoid wave, triangular wave, square wave and sawtooth wave can be seen on the oscillogragh, whose frequency scope is 10HZ~250HZ.
Keywords：EDA；FPGA；D/A converter；signal generator；changeable signal
目录
摘要…… I
Abstract II
第1章 引言 3
1.1 概述 3
1.2 信号发生器的国内外发展状况 3
1.3 信号发生器的分类 3
1.4 各类信号发生器特点 4
1.4.1 传统信号发生器的设计原理 4
1.4.2 数模转换型信号发生器 4
1.5 本文的主要研究内容 5
第2章 EDA简介与FPGA基础 6
2.1 EDA简介 6
2.1.1 EDA技术 6
2.1.2 从传统的电子电路设计方法到EDA技术 6
2.2 FPGA可编程逻辑器件原理与结构 8
2.3 FPGA开发过程 9
2.4 硬件描述语言VHDL 13
2.4.1 概述 13
2.4.2 VHDL语言的特点 13
2.4.3 VHDL的基本结构 14
第3章 多功能信号发生器的整体方案 16
3.1概述 16
3.2数字信号发生器的方案综述 16
3.1.1 直接数字法 16
3.1.2 基于相位累加器的直接数字合成法的工作原理 17
3.2 数字波形生成的基础知识 17
3.2.1存储器与波形数据 17
3.2.1 波形发生器的系统组成 18
3.2.2 多功能信号发生器的总体系统方框图 19
第4章 QuartusⅡ的基本使用 20
4.1概述 20
4.2 QuartusⅡ在Windows XP上的安装设置 20
第5章 频率可调的多功能信号发生器 22
5.1各种波形产生模块 22
5.1.1正弦波产生的原理 22
5.1.2波形数据产生器实现程序 23
5.2数据选择器模块 25
5.3 D/A转换模块 25
5.4仿真波形 26
结论 28
致谢 29
附录 31
第1章
参考文献
[1]高玉良，李延辉，俞志强．现代频率合成与控制技术[M]．北京：航空工业出版社，2002
[2]潘松，黄继业．EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社，2002
[3]EDA技术实用教程[M]. （第2版）
[4]蔡明生，黎福海，许文玉.电子设计[M].高等教育出版社，2004
[5]EDA/SOPC技术实验讲义[M].
[6]庄启乾.CPLD实验讲义[M].徐州：中国矿业大学，2000
[7]陈光梦.可编程逻辑器件的原理与应用[M].上海：复旦大学出版社,2002
[8]边计年.薛宏熙译.用VHDL设计电子线路[M].北京：清华大学出版社，2000
[9]江国强.EDA技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2004
[10]张秀娟.陈新华.EDA设计与仿真实践[M].北京：机械工业出版社，2002
[11]徐志军.徐光辉.CPLD/FPGA的开发与应用[M].北京：电子工业出版社，2002
[12] 潘松、王国栋，《VHDL实用教程》，2001.7，第二版，电子科技大学出版社
[13] 潘松、黄继业，《EDA技术与VHDL》，2005.7，第一版，清华大学出版社
[14]王 诚,吴继华,范丽珍,等.Altera FPGA/CPLD设计(基础篇)[M].北京:人民邮电出版社,2005.
[15]诸振角.FPGA设计与应用(第二版).西安电子科学技术大学出版社,2004
[16]EDA先锋工作室.Altera FPGA/CPLD设计(基础篇).人民邮电出版社,2006
[17] 边计年,薛宏熙.用VHDL设计电子线路,清华大学出版社,2000
[18]EDA技术实用教程 潘松 北京科学出版社 2006年
[19] 蒋璇,藏春华.数子系统设计与PLD应用技术.电子工业出版社,2001年
[20] EDA应用技术 焦粟敏 主编 清华大学出版社 2005年4月
[21] 张昌凡，龙永红，彭涛.可编程逻辑器件及VHDL设计技术.广州：华南工学院出版社，2001
[22].侯伯亨，顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计.西安：西安电子科技大学出版社，1999
摘要
在现代电子技术的研究及应用领域中，常常需要高精度且频率可调的信号源。随着通信技术的发展，频道的分布日趋密集，高精度、高稳定度的通信频率就显得更加重要。
本课题的研究EDA频率可调数字信号发生器的设计方案和具体实现。按照EDA开发流程，采用VHDL语言对FPGA进行编程来实现DDS功能。详细介绍了信号发生器得发展，数字波形的基本原理和波形发生器的设计过程。用VHDL语言编写了波形发生器的代码，进行了时序仿真，各模块都在逻辑综合工具QuartusⅡ下进行了综合，完全符合设计要求，并编程下载到EPF10KLC84-4，经D/A转换器将波形数据转换成模拟数据，再通过低通滤波器输出。并且可以通过控制实验箱上的四个按键,能在示波器上观察到频率可调的正弦波、三角波、方波和锯齿波，频率范围是10HZ～250KHZ。
关键词：EDA；FPGA；D/A转换器；信号发生器；频率可调
A Study of Multi-Functional Signal Generator Based on EDA
Abstract
In the study and applied field of modern electric technology, high precise and changeable signal source is needed. With communication technology developing and the distribution of channel tending dense, high precise and high stable communication frequency appears to be more and more important.
This subject is to study design scheme and implementation of EDA changeable signal digital signal generator. According to EDA developing process, FPGA is programmed in VHDL language to achieve DDS function. This paper in detail introduces the development of signal generator, the basic principle of digital waveform and the design process of waveform generator. The code of waveform generator programmed in VHDL language will be simulated by time sequence. If each module synthesized by logically combined tool－QuartusⅡcorresponds completely to the design demand, they will be programmed and loaded down to EPF10KLC84-4. Waveform data will be shifted to analog data through D/A converter, then will be output through low pass filter. Meantime, by controlling the four keys on the experiment case, changeable signal sinusoid wave, triangular wave, square wave and sawtooth wave can be seen on the oscillogragh, whose frequency scope is 10HZ~250HZ.
Keywords：EDA；FPGA；D/A converter；signal generator；changeable signal
目录
摘要…… I
Abstract II
第1章 引言 3
1.1 概述 3
1.2 信号发生器的国内外发展状况 3
1.3 信号发生器的分类 3
1.4 各类信号发生器特点 4
1.4.1 传统信号发生器的设计原理 4
1.4.2 数模转换型信号发生器 4
1.5 本文的主要研究内容 5
第2章 EDA简介与FPGA基础 6
2.1 EDA简介 6
2.1.1 EDA技术 6
2.1.2 从传统的电子电路设计方法到EDA技术 6
2.2 FPGA可编程逻辑器件原理与结构 8
2.3 FPGA开发过程 9
2.4 硬件描述语言VHDL 13
2.4.1 概述 13
2.4.2 VHDL语言的特点 13
2.4.3 VHDL的基本结构 14
第3章 多功能信号发生器的整体方案 16
3.1概述 16
3.2数字信号发生器的方案综述 16
3.1.1 直接数字法 16
3.1.2 基于相位累加器的直接数字合成法的工作原理 17
3.2 数字波形生成的基础知识 17
3.2.1存储器与波形数据 17
3.2.1 波形发生器的系统组成 18
3.2.2 多功能信号发生器的总体系统方框图 19
第4章 QuartusⅡ的基本使用 20
4.1概述 20
4.2 QuartusⅡ在Windows XP上的安装设置 20
第5章 频率可调的多功能信号发生器 22
5.1各种波形产生模块 22
5.1.1正弦波产生的原理 22
5.1.2波形数据产生器实现程序 23
5.2数据选择器模块 25
5.3 D/A转换模块 25
5.4仿真波形 26
结论 28
致谢 29
附录 31
第1章
参考文献
[1]高玉良，李延辉，俞志强．现代频率合成与控制技术[M]．北京：航空工业出版社，2002
[2]潘松，黄继业．EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社，2002
[3]EDA技术实用教程[M]. （第2版）
[4]蔡明生，黎福海，许文玉.电子设计[M].高等教育出版社，2004
[5]EDA/SOPC技术实验讲义[M].
[6]庄启乾.CPLD实验讲义[M].徐州：中国矿业大学，2000
[7]陈光梦.可编程逻辑器件的原理与应用[M].上海：复旦大学出版社,2002
[8]边计年.薛宏熙译.用VHDL设计电子线路[M].北京：清华大学出版社，2000
[9]江国强.EDA技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2004
[10]张秀娟.陈新华.EDA设计与仿真实践[M].北京：机械工业出版社，2002
[11]徐志军.徐光辉.CPLD/FPGA的开发与应用[M].北京：电子工业出版社，2002
[12] 潘松、王国栋，《VHDL实用教程》，2001.7，第二版，电子科技大学出版社
[13] 潘松、黄继业，《EDA技术与VHDL》，2005.7，第一版，清华大学出版社
[14]王 诚,吴继华,范丽珍,等.Altera FPGA/CPLD设计(基础篇)[M].北京:人民邮电出版社,2005.
[15]诸振角.FPGA设计与应用(第二版).西安电子科学技术大学出版社,2004
[16]EDA先锋工作室.Altera FPGA/CPLD设计(基础篇).人民邮电出版社,2006
[17] 边计年,薛宏熙.用VHDL设计电子线路,清华大学出版社,2000
[18]EDA技术实用教程 潘松 北京科学出版社 2006年
[19] 蒋璇,藏春华.数子系统设计与PLD应用技术.电子工业出版社,2001年
[20] EDA应用技术 焦粟敏 主编 清华大学出版社 2005年4月
[21] 张昌凡，龙永红，彭涛.可编程逻辑器件及VHDL设计技术.广州：华南工学院出版社，2001
[22].侯伯亨，顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计.西安：西安电子科技大学出版社，1999
