基于FPGA低频信号发生器的设计

本科毕业设计（论文）基于FPGA低频信号发生器的设计XXXXX大学X年X月本科毕业设计（论文）基于FPGA低频信号发生器的设计学院（系）：电气工程学院专业：XXXXX学生姓名：XXX学号：XXXX指导教师：XX答辩日期：XXX燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：系级教学单位：学号学生姓名专业班级题目题目名称基于FPGA低频信号发生器的设计题目性质1.理工类：工程设计（√）；工程技术实验研究型（）；理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）题目类型1.毕业设计（√）2.论文（）题目来源科研课题（）生产实际（）自选题目（√）主要内容本课题用FPGA产生低频信号具有高度精确吗频率分辨率高，可靠性好等优点。可选择正弦波，方波，三角波，锯齿波，TTL，百噪声，高斯噪声，直流，梯形，指数等常规波形输出。信号输出通道可达2-3路，信号通道可分别输出波形，也可同步输出，两通道相位差可以设置。基本要求1.本设计能产生正弦波，三角波，占空比可调的方波以及它们的线性组合；2.幅度可调范围为0-5V；3.频率在100Hz-20KHz之间能以100Hz为步进进行调整。参考资料1.戚勇，叶哲江，闫志刚，数字式低频信号发生器的软件设计《山东理工大学学报（自然科学版）》2007年第21卷第02期2.徐文强，任勇峰，文丰，基于FPGA的高速脉冲信号源的设计与实现《微型计算机信息》2007年第23卷第02期周次第1～4周第5～8周第9～12周第13～16周第17～18周应完成的内容收集资料，了解FPGA的基本原理，阅读相关文献。确定总体方案，确定技术路线。FPGA信号发生器系统设定软件设计及调试设计总结撰写论文指导教师：职称：2009年1月6日系级教学单位审批：年月日摘要I摘要本设计利用FPGA器件实现低频信号发生器，以完成正弦波、方波和三角波信号的发生，并对其各系统组成部分的原理和实现方法进行了说明。基于FPGA的低频信号发生器对比于传统信号发生器具有系统稳定度高,控制方便,功能强大,可扩展性强的特点。信号发生器编程部分采用硬件描述语言（HDL）来实现，能够完成信号的产生以及波形的选择等多种控制功能。本论文对现场可编程门阵列(FPGA)器件进行了介绍，FPGA以其独有的通过改变软件来控制硬件功能的工作方式，被广泛应用于信号发生器等领域。另一方面，论文研究了信号发生器的构造，工作原理以及实现方法，并且给出了基于FPGA实现多波形信号发生器的设计过程和周边部分的原理与结构。其次，论文对本系统的软件部分进行了研究，说明了软件实现波形的流程。由于该设计用FPGA实现，因此具有许多优点，比如：在不修改硬件电路的情况下频率可调，波形可以选择正弦波、三角波以及方波等多种波形，且电路结构简单、扩展性好，具有频率范围宽、频率分辨率高、相位连续、切换速度快等特点。本设计产生的波形频率可在100Hz~20KHz之间以100Hz为步进进行调整；幅度可调范围为0~5V。关键词现场可编程门阵列；信号发生器；硬件描述语言；波形燕山大学本科生毕业设计（论文）IIAbstractThissystemaccomplishestheoccurrenceandtheperformanceregulateofthesinewave,therectangularwaveandthetrianglewaveusingsingleFPGAchip.Thewholesystemholdshighstabilization,convenientcontrolandstrongfeasibilitytoexpand.Withthehardwaredescriptionlanguage(HDL),theprogrammingpartcanachievesignalgenerationandthechoiceofwaveformandothercontrolfunctions.ThethesisintroducedFieldProgrammableGateArray(FPGA),itisanewtypeofhigh-densityPLD,anditisoneofthemostwidelyusedPLDdevicesintheworld.Next,Thisthesisstudiedthestructuralaspectsofsignalgenerator,theworkingprincipleandrealizationmethod.AndgivestheFPGA-basedmulti-waveformsignalgeneratorofthedesignprocessandthesurroundingpartofthetheoryandstructure.Afterwards,Itshowstheprocesshowtorealizethewaveforminthesoftware.AstheFPGAdesigntoachieve,ithasmanyadvantages,suchas:donotmodifythehardwarecircuitinthecaseofadjustablefrequency,sinusoidalwaveformcanchoose,trianglewaveform,etc.,andthecircuitstructureissimple,scalable,andhasawidefrequencyrange,highfrequencyresolution,phase-continuous,andfastswitching.Thefrequencycanbeadjustedfrom100Hzto20KHz,itsintervalis100Hz.Itcangratifytherequestofthedesign.KeywordsFieldProgrammableGateArray(FPGA)；signalgeneratordevice；HardwareDescriptionLanguage（HDL）；WaveformIII目录摘要.......................................................................................................................IAbstract................................................................................................................II第1章绪论........................................................................................................11.1课题背景...............................................................................................11.1.1信号发生器研究背景....................................................................11.1.2FPGA研究背景..............................................................................21.2课题国内外应用现状及发展前景.......................................................31.2.1信号发生器的应用及前景............................................................31.2.2FPGA在信号发生器领域的应用..................................................41.3本文研究的主要内容...........................................................................5第2章信号发生器的原理及实现方法............................................................72.1信号发生器原理...................................................................................72.1.1信号发生器概述............................................................................72.1.2信号发生器分类............................................................................72.1.3信号发生器原理............................................................................82.2信号发生器实现方法及方案...............................................................92.2.1直接数字频率合成方法................................................................92.2.2低频信号发生器方案论证...........................................................112.3本章小结.............................................................................................12第3章系统设计流程及FPGA的运用..........................................................133.1设计思路及设计参数.........................................................................133.2信号发生器系统组成.........................................................................133.2.1输入部分......................................................................................143.2.2FPGA部分....................................................................................163.2.3DAC部分.....................................................................................163.2.4输出显示部分..............................................................................173.3FPGA简介...........................................................................................183