基于VHDL函数信号发生器的设计

I本科毕业论文（设计）（题目：基于VHDL的函数信号发生器的仿真设计）姓名：学号：专业：通信工程院系：电子通信工程学院指导老师：职称学位：完成时间：I基于VHDL的函数信号发生器的仿真设计摘要数字技术和计算机技术已经广泛运用于工业、农业、医学、教育、军事、生活等各个领域，其应用之深之广令人惊叹。电子设计自动化技术已日趋成为现代电子设计技术的核心，这种技术又称为EDA（ElectronicDesignAutomation）技术。EDA技术基于硬件描述语言HDL。VHDL是HDL的一种，并广泛应用在电子设计中。锯齿波、三角波、方波、正弦波等多种波形均可以从函数信号发生器中产生。我们在电路实验中也广泛运用到函数信号发生器。本文基于VHDL语言设计各个波形产生模块，然后在QUARTUSII软件上实现波形的编译及仿真，通过四选一数据选择器选择输出三角波、锯齿波、矩形波或正弦波中的一种规定波形，并采用调频模块和调幅模块进行调频调幅，可以产生多种波形。关键词：函数信号发生器；EDA技术；VHDL；QUARTUSII软件张晓璐zuo1IISimulationDesignofFunctionSignalGeneratorbasedonVHDLAbstractDigitaltechnologyandcomputertechnologyhavebeenwidelyusedinvariousdomains,suchasindustry,agriculture,medicalscience,education,military,lifeandsoon.Thedepthandthewidthoftheapplicationamazedus.Electronicdesignautomationtechnologyhasbecomethecoreofmodernelectronicdesigntechnology,thistechnologyisalsoknownasEDA(ElectronicDesignAutomation)technology.EDAtechnologyisbasedonthehardwaredescriptionlanguageHDL,VHDLisoneofHDLandwidelyusedintheelectronicdesign.Sawtoothwave,trianglewave,squarewave,sinewaveandmanykindsofwaveformscanbegeneratedfromthefunctionsignalgenerator.Weusethefunctionsignalgeneratorwidelyinthecircuitexperiment.ThisarticledesignseachwaveformtogeneratemodulesbasedonVHDLlanguage,thenrealizesthecompilationandsimulationofthewaveformsinQUARTUSIIsoftware,andoutputaspecifiedwaveformfromtrianglewave,sawtoothwave,squarewaveorsinewavebydataselectoroffourchooseone,thenusethefrequencymodulationandamplitudemodulationtoproduceavarietyofwaveforms.KeyWords:Functionsignalgenerator;EDA;VHDL;QUARTUSIIsoftware张晓璐zuo目录1绪论....................................................................................................11.1信号发生器的发展现状......................................................................11.2研究信号发生器的目的和意义..........................................................22系统设计..................................................................................................32.1设计要求与任务..................................................................................32.2设计方案..............................................................................................32.3相关模块介绍......................................................................................42.3.1时钟脉冲与复位...............................................................................42.3.2调频与调幅.......................................................................................52.4相关组合对应关系..............................................................................53系统仿真..................................................................................................73.1相关工具简介......................................................................................73.1.1VHDL.................................................................................................73.1.2QUARTUSII......................................................................................73.2波形数据产生模块..............................................................................83.2.1锯齿波...............................................................................................83.2.2三角波...............................................................................................93.2.3方波..................................................................................................113.2.4正弦波.............................................................................................123.3调控模块............................................................................................143.3.1波形输入控制模块.........................................................................14张晓璐zuo3.3.2波形输出控制模块.........................................................................153.3.3频率控制模块.................................................................................163.3.4幅度控制模块.................................................................................173.4系统顶层电路及仿真........................................................................184结论..................................................................................................23致谢......................................................................................................24参考文献....................................................................................................25附录......................................................................................................2611绪论信号发生器也被称为信号源或振荡器，被广泛应用于生产实践与科学技术。在设计方面,函数波形发生器分为模拟及数字合成式[1,2]。函数发生器，又称波形发生器。它能产生某些特定的周期性时间函数波形（主要是正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号。频率范围可从几毫赫甚至几微赫的超低频直到几十兆赫。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域[3,4]。函数信号发生器实物图如图1.1所示。本设计基于VHDL来设计制作多功能函数信号发生器。该信号发生器可以产生锯齿波、三角波、方波、正弦波波形中的任意一种。同时具有幅度、频率可调的功能，其中调幅分为1、1/2、1/4、1/8调幅，调频分为2、4、8、16分频。图1.1函数信号发生器1.1信号发生器的发展现状张晓璐zuo2信号发生器也叫波形发生器，它是一种信号源。需用到波形发生器的地方很多,包括电参数的测量。信号发生器在通信、雷达和现代仪器仪表等方面应用普及，在电子测量设备中需提供准确技术要求，是最普通、最基本也是应用最广泛的电子仪器之一[5]。在现代的电子测量中，我们之所以不会选用传统的信号发生器，是因为它们获得所需频率主要依靠谐振法。它们具有较宽的频率范围，并且结构简单。这种信号发生器无法生成任意波形，其频率稳定性和准确度差[6，7]。在这现代电子技术飞速发展的时代，波形发生器不仅要求能产生锯齿波，方波，三角波，正弦波等标准波形，还可根据要求产生任意波形，要