实验一双音多频信号发生器(D2A)1

实验一、双音多频信号发生器本实验设计一个简单的双音多频信号发生器，需要产生两个不同频率的正弦信号,其中一个我们把它设定为697HZ,另外一个设定为1477HZ,然后将两个信号叠加在一起。我们知道双音多频信号是在两个不同频率正弦波叠加的基础上在100ms时间内产生至少45ms的信号，然后剩下的时间保持静音。在这里我们用一个计数器来控制时间。首先进入Matlab，在菜单栏选择FileNewModel新建一个模型文件。并给这个模型文件取名保存，本示例中，将文件保存为dtmf.mdl。在dtmf文件窗口的工具栏点击LibraryBrowser按钮，打开SimulinkLibraryBrowser窗口。在SimulinkLibraryBrowser窗口中，点击展开AlteraDSPBuilder目录，可以看到DSPBuilder工具支持的各种模型和组件。这些组件可以被Simulink方便的调用来建立模型，在设计完成并验证通过之后，DspBuilder工具能将其直接转化成硬件描述语言，从而在硬件上实际运行并验证设计。在SimulinkLibrary中选择AlteraDSPBuilderRateChangeclockaltr，将输入频率设置为50Mhz，改名为clk,如图1：经过该模块分频后输出频率clk_div:50M/1024=48828HZ。图1图2在SimulinkLibrary中选择SimulinkSourcesPulseGenerator,命名为Pulse,此模块用来模拟按键信号，参数设置成如图2所示说明：这里Period选择24414是为了让控制信号的周期为500ms,脉冲宽度定为12207是为了让高电平保持时间为250ms。这些参数可以根据需要进行更改。再添加一个计数器模块用来计数控制后面的信号输出，在SimulinkLibrary中选择AlteraDSPBuilderArithmeticIncrementDecrement,命名为Inc,输出位宽设置成12位，因为采样频率为50e6/1024,在100ms应该有4882个点，50ms能记2441个点。让计数器的值与设定的常数2441做比较，当计数超过2441时，输出一个低电平，让随后产生的双音多频信号保持静音。参数设定为图3：图4图3计数器的复位端接地，模块在IO&BUS中，如图4：添加常数，值设定为2441，AlteraDSPBuilderIO&BUSConstant,命名为Con,参数设定图5：图5图6添加一个比较器AlteraDSPBuilderArithmeticComparator,命名为Compare，设定成，ab。然后添加正弦波发生模块：先加一个计数器模块，改名为Inc1，参数设定图6：输出位宽定为6在SimulinkLibrary中选择AlteraDSPBuilderStorageLUT，命名为f697。向模型中添加一个查找表，双击LUT弹出参数配置窗口，将数据类型设置为有符号整形，输出数据宽度设置为8位，查找表地址线设置为6，MATLABArray参数设置为sin(2*pi*697*[0:69]/48828)*127。图7，也就是在查找表中放一个周期的数据，共70点。根据采样频率及计数器的位宽就可以计算出产生的信号为697HZ。参数如下：图7图8接着产生一个高频信号，同理添加计数器和查找表，分别命名为Inc2和f1477。参数如图8，图9：图10图9可以计算这个高频信号频率为1477HZ。在SimulinkLibrary中选择AlteraDSPBuilderArithmeticParallelAdderSubtractor，改名为sin_add。向模型中添加一个加法器，双击ParallelAdderSubtractor，弹出参数配置窗口图10。再接一个输出端口，在io&bus中的output,改名为dtmfout。因为正弦波的输出值在-127到+127之间，占的位宽为8位，叠加之后在-254到+254之间，所以双音多频信号的输出位宽至少应为9位。另外为了在逻辑分析仪中能够观察到完整的信号波形，我们需要用一个较低频率的采样信号来设置观察，因此需要在原来的模型基础上引出这个信号clk_out，参见下图，将其添加到你的mdl文件中：参数配置如下：添加D/A转换模块在alteradspbuilderblockset-boards-cycloneIIep2c70中选择和如下图D/A信号可在板子的DACCHANE通过示波器观察注意自己添加的是通道A还是通道B（也可以不去掉DA处的output输出直接接D2A）D2A里是无符号14位数，由于之前产生信号为有符号数，要把两个正弦信号的幅值增加127使其大于0，类型改为无符号数输出。最后接一个示波器，用来观察双音多频信号。滤波器设置为：3路信号，分别接两路正弦信号，跟一路双音多频信号。在dtmf窗口的菜单，选择SimulationConfigurationParamters…，在利用Simulink进行仿真之前，先对仿真做参数设置。仿真结果如图所示：（观察整个周期根据连接图判断信号输出是否正确）整个连线如图所示：[产生任意频率的正弦信号波形可以仿照本实验中的方法，在查找表中放数据：sin(2*pi*1477*[0:32]/48828)*127，通过计数器寻址就可产生1477hz的信号，采样频率定为48828hz，那么一个周期内的点数也就可以计算出来为48828/1477=33，如果用位宽为6的计数器寻址的话，就刚好很圆滑的采到一个周期的信号。]转化及下载：在SignalCompiler转成为硬件之后，打开后缀为.qpf的文件，就打开了这个硬件工程，指定开发板,要视你手上的开发板而定，将没有用到的管脚置为三态。然后全编译一遍分配管脚：cyclone_2c70CLK——PIN_N2input——PIN_AC18(SW5)之后新建有关逻辑分析仪的操作就不再具体描述了。设置观察管脚为两路正弦波信号、双音多频信号、按键控制信号。再在设置参数栏中指定clock为CLK分频之后的信号，这里为clk_out。采样深度设为4K，其他保持默认，设定完后重新全部编译一遍，就可以下载观察逻辑分析仪捕捉的信号，从结果看出观察到的信号与Simulink中是完全吻合的。