简易信号发生器方案

一,方案分析对于这次题目，主要有三种方案，依次为：（1）纯模拟方式（2）采用专用DDS芯片（3）采用基于单片机+FPGA下面分析三种方案：（1）纯模拟方案基本原理：用模拟分立元件搭建电路，可产生正弦波、方波、三角波，通过调整外部元件可改变输出频率。实行方案：利用单片机控制MAX8038芯片进行输出信号波形和频率的选择，再利用AD603芯片作为程控放大器，对上述输出信号幅度放大，具体放大幅度由单片机对AD603控制来选择。同时，将幅度放大后的输出信号接入比较器，转为方波后接入单片机中，对输出信号进行频率和幅度的显示。对于线性组合信号，可利用加法器对几种基本信号进行合成，在进行输出。（2）采用专用DDS芯片基本原理：用专用DDS芯片进行波形产生，配合单片机对其进行控制，可以进行波形产生。实行方案：主要采用单片机对DDS芯片进行输出信号的控制，并运用AD603芯片作为程控放大器进行幅度放大，最后利用比较器将输出信号转为方波输入给单片机，从而显示输出信号的幅度和频率。对于线性组合同样采用加法器进行信号合成。（3）采用基于单片机+FPGA基本原理：由单片机作为控制端，对FPGA进行信号输出控制，由FPGA进行信号输出实行方案：由单片机作为控制端，对FPGA进行信号输出控制，由FPGA进行信号输出，并利用DAC904芯片作为FPGA信号的数模转换，再由OPA690芯片进行电流电压转换，最后利用低通滤波器进行滤波，将滤后信号进行输出。基于以上三种方案，我们小组选择第三种方案。理由如下：第一种方案虽然原理相对简单，但控制不够灵活，尤其无法满足任意信号输出的要求，而且在控制方面，过于利用芯片，小组认为不是能够很好的锻炼能力，所以舍弃。对于第二种方案，显然该方案在实行时，确实十分简单，但对于锻炼能力方面起不到多少提高，所以舍弃。对于第三种方案，首先灵活性较高，由单片机+FPGA进行信号输出，信号输出功能提升空间很大，可以满足波形的部分功能，同时，基于FPGA对于今后的学习中有很大帮助，通过此次锻炼，可以学习很多知识，所以小组成员采用第三种方案。二,方案实施小组采用单片机+FPGA方案：控制模块：采用cortex-m3对FPGA进行信号输出控制,其中信号选择采用键盘输入，这里采用12*12大按键作为输入键盘,并装有12864（带字符）屏幕进行波形种类及波形相关参数显示。信号输出模块:采用FPGA进行信号输出，事先通过程序在FPGA中开辟ROM将信号数据事先写进去，这里主要通过f0=fcK/2N以及Nyquist采样定理，来控制信号频率改变和频率范围。电源模块：这里由于通过单片机和FPGA进行信号输出，根据二者对电源要求不同，所以准备了多组电源进行供电。信号处理模块：对于FPGA产生的信号，首先将电流信号转为电压信号，接着，通过放大器将信号幅度进行放大，最后，利用低通滤波器将锯齿状波形进行过滤，最后输出对应波形。系统框图：程序框图：三,测试方案具体测试方案：首先，对单片机的控制功能进行测试，可利用LED进行检测控制功能是否正确，然后，利用示波器对未通过低通滤波器的波形进行测试，来验证FPGA产生波形是否达到要求，进而验证程序是否准确，最后，加上滤波器后，调试滤波器，从而达到真正输出波形的目的。