基于FPGA的特种波形发生器的设计

基于FPGA的特种波形发生器的设计(任务书,开题报告,外文翻译,论文14000字)
摘  要
该文章以FPGA开发板DE2i-150为开发平台，以Altera的Cyclone IV芯片作为核心芯片，以VHDL作为开发语言，以Quartus II 13.0作为开发软件。通过对采用DDS技术的特种波形发生器的研究，从而实现一种可调的特种波形发生器。可以满足日常工作实验中对常规波形信号激励源的需求，同时可以满足部分特种波形的需求。而且可以在实现波形的基础上，对波形进行幅度和频率的调整。
本文章先对特种波形发生器的整体进行分析，然后对DDS和FPGA进行了理论分析。随后进行单片机控制部分、相位累加器部分、波形存储器部分、DAC部分、滤波器部分分别进行分析讨论。随后在Quartus II实现各部分的功能仿真及整体功能的仿真。然后进行开发平台DE2i-150及外部电路DAC电路、滤波器电路的硬件调试。本论文设计的滤波器结构简单明了，便于实现，且可以满足所要求的输出常规波形和特种的叠加波形，能满足客户的基本需求。
研究结果表明：实现了一种采用DDS技术的特种波形发生器，可以输出三角波、方波、正弦波和锯齿波，还能实现任意两种波形的叠加波形，并且具备调幅和调频功能。
关键词：特种波形发生器；FPGA；DDS；Quartus II

Abstract
This article takes FPGA development board DE2i-150 as the development platform, uses Altera's Cyclone IV chip as the core chip, VHDL as the development language, and Quartus ii 13.0 as the development tool. Through the DDS technology of special waveform generator research, to achieve an adjustable special waveform generator. Can meet the needs of the experiment on conventional waveforms, and can meet the needs of some special waveforms. And can adjust the amplitude and frequency of the waveform
This article first analyzes the special waveform generator, and thentheoretical analysis the DDS and FPGA. Then analysis and discussionthe MCU control part, phase accumulator, waveform memory, DAC, filter. And then simulation and debugging.
The results show that the realization of a special waveform generator based on DDS technology can output four basic waveforms of sine wave, square wave, triangular wave and sawtooth wave, and realize the superposition waveform of any two kinds of waveforms, and have the amplitude modulation and frequency modulation Features.

[资料来源：https://www.doc163.com]

Key Words：Special Waveform Generator；FPGA；DDS；Quartus II

本论文预期采用DDS技术来实现特种波形发生器，期望实现一种结构较为简单明确，实现起来较为容易且可以满足波形发生要求的特种波形发生器。
预期功能：根据选择输出三角波、正弦波、锯齿波、方波四种常规波形和任意两种常规波形叠加获得的特殊波形，并且可以进行输出波形信号的频率调节和幅度调节。
性能参数：
（1）通道：输出通道一个，输入通道一个；
（2）信号源输出：三角波、方波、锯齿波、正弦波和叠加获得的特殊波形；
（3）调制能力：幅度调节、频率调节；
（4）波形存储器容量：1K；
（5）电路时钟频率：50MHz；
（6）输出波形频率范围：50Hz~1000Hz；
（7）输出波形频率精准度：≤±0.1%。

 

目录
目录    1
第1章 绪论    1
1.1 引言    1
1.2 特种波形发生器的研究内容    1
1.3 国内外研究现状    1
1.4 特种波形发生器的预期目标    2
第2章 需求分析及整体方案设计    3
2.1 系统的需求分析    3
2.2 整体方案设计    3
2.3 DDS原理    4
2.3.1 频率合成基本原理    4
2.3.2 DDS的结构分析    6 [资料来源：http://Doc163.com]
2.3.3DDS的基本原理    7
2.3.4 DDS输出信号的特性    12
2.4 FPGA和Quartus II    14
第3章 各功能模块设计与实现    16
3.1 单片机控制部分设计    16
3.2 相位累加器模块    21
3.3 波形存储部分设计    22
3.4 调幅和调频模块设计    25
3.5 DAC模块设计    26
3.6 低通滤波器模块设计    27
第4章 DDS部分的仿真和硬件调试    29
4.1 DDS部分整体电路仿真    29
4.2 硬件调试    31
第5章 结论与展望    36
参考文献    38
致谢    40 [资料来源：Doc163.com]