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你可能喜欢基于FPGA的DDS信号源设计--《电子科技大学》2009年硕士论文
基于FPGA的DDS信号源设计
【摘要】：
作为电子类专业学生,实验是提高学生对所学知识的印象以及发现问题和解决问题的能力,增加学生动手能力的必须环节。本设计的目的就是开发一套满足学生实验需求的信号源,基于此目的本信号源并不需要突出的性能,但经济上要求低成本,同时要求操作简单,能够输出多种波形,并且利于学生在此平台上认识信号源原理,同时方便在此平台上进行拓展开发。
设计中运用虚拟仪器技术将计算机屏幕作为仪器面板,采用EPP接口,同时在FPGA上开发控制电路,为后续开发留下了空间,同时节省了成本。本设计采用地址线16位,数据线12位的静态RAM作为信号源的波形存储器,后端采用两种滤波类型对需要滤波的信号进行滤波。启动信号时软件需要先将波形数据预存在存储器中便于调用,最后得到的结果基本满足教学实验的需求。
本文结构上首先介绍了直接采用DDS芯片制作信号源的利弊,及作者采用这种设计的初衷,然后介绍了信号源的整体结构,总体模块。以下章节首先介绍FPGA内部设计,包括总体结构和几大部分模块,包括:时钟产生电路,相位累加器,数据输入控制电路,滤波器控制电路,信号源启动控制电路,
然后介绍了其他模块的设计,包括存储器选择,幅度控制电路的设计以及滤波器电路的设计,本设计的幅度控制采用两级DA级联,以及后端电阻分压网络调节的方式进行设计,提高了幅度调节的范围。对于滤波器的设计,依据不同的信号频率,分成了4个部分,对于500K以下的信号采用的是二阶巴特沃斯有源低通滤波,对于500K以上至5M以下信号采用的五阶RC低通滤波器。
在软件设计部分,我们分成两个部分,对于底层驱动程序我采用以LabWindows/CVI为平台进行开发,利用其编译和执行速度快,并且和LabVIEW能够很好连接的特性。对于上层控制软件,我采用以LabVIEW为平台进行开发,充分利用其图化设计,易于扩展。
论文最后对所做工作进行了总结,提出了进一步改进的方向。
【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：TN74【目录】：
ABSTRACT5-10
第一章 引言10-14
1.1 研究课题的提出10
1.2 国内外现状及发展10-12
1.3 本论文的内容和设计目标12-14
第二章 数字合成信号源总体及硬件设计14-30
2.1 总体设计方案的确定14-15
2.1.1 设计方案比较14
2.1.2 方案设计中参数选取14-15
2.2 信号源总体设计15-17
2.2.1 设计的基本原理15-16
2.2.2 本设计的整体结构16-17
2.3 本设计中FPGA 的选取及配置17-18
2.3.1 FPGA 的选取17-18
2.3.2 本设计中FPGA 的配置18
2.4 与计算机通信接口18-19
2.5 存储器模块的设计19-21
2.6 幅度控制模块的设计21-25
2.6.1 幅度控制的基本原理21-22
2.6.2 设计实现22-24
2.6.3 直流偏置的设计24-25
2.7 低通滤波器设计25-30
第三章 FPGA 逻辑控制电路设计30-41
3.1 FPGA 逻辑控制电路整体设计30-32
3.2 相位累加器设计32-33
3.3 时钟产生电路设计33-35
3.4 信号源启动电路35-36
3.5 波形控制电路36-37
3.6 数据输入控制电路37-38
3.7 幅度控制电路的设计38-39
3.8 滤波器控制电路的设计39-41
第四章 软件设计41-66
4.1 软件开发环境41
4.2 软件的整体结构41-42
4.3 底层驱动函数设计42-52
4.3.1 与EPP 相关驱动函数设计42-44
4.3.2 上层软件调用的驱动函数设计44-52
4.4 生成波形数据52-55
4.4.1 基本原理52-53
4.4.2 流程图及软件设计53-55
4.5 波形启动的程序设计设计55-66
4.5.1 程序流程图设计55-56
4.5.2 前面板设计56-58
4.5.3 程序设计58-63
4.5.4 主要子VI 的设计63-66
第五章 实验结果66-69
5.1 信号源精度分析66-67
5.2 信号源幅度测量结果67-68
5.3 测试结果68-69
第六章 结论69-70
参考文献71-73
攻硕期间取得的研究成果73-74
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