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中
北
大
学
毕业设计中期总结
学
生
姓
名:
学
院
:
专
业
:
p>
设
计
(
论
文
)
题
目
指
导
教
< br>师
:
2015
年
1
月
27
日
:
马丹
学
号:
1106044104
仪器与电子学院
电子科学与技术
基于
FPGA
的
8
路数字信号源设
计
李圣昆
毕业设计中期总结
仪器与电子
院系
学院
班级
11060441
姓名
学生
马丹
教师
指导
李圣昆
题目名称:
基于
FPGA
的
8
路数字信号源设计<
/p>
主要任务:
利用
FPGA
内部
IP
核
DDS
模块实现
8
路数字信号源。设计要求:
1
、
学习<
/p>
FPGA
的工作原理;
2
、
学习<
/p>
DDS
工作原理;
3
、
学习和
掌握利用
FPGA
进行逻辑设计;
4
、
调用<
/p>
IP
核,实现频率、周期、幅值可单独设置。
1.
开题
以来所做的具体工作和取得的进展或成果(方案、图纸、
代码等支撑,任务书要求与已完
成工作对照表)
自开题以来,开始通过网络、书籍等媒介搜集关于数字信号源的相关信息,了解其
< br>思想方法,将其具体划分为
FPGA
主控电路,液晶显示
,键盘控制,数模转换,低通滤
波电路等五个完整的模块,
并又
细分为多种具体的实现方法,
并根据不同方法从搜集的
资料中筛
选了具有代表性的例题,
然后从例题中具体了解这些方法是如何应用的。
之后
根据数字信号源在整个电子知识体系中的特点总结出在可行的,
经济的可行方案。
由此,
实现的方案以经初步确立
。
图
1
工作原理图
图
2
系统框图
确立的方案:
采用直接数字频率合成
,用
FPGA
器件作为核心控制部件,精度高稳定性好,得到<
/p>
波形平滑,特别是由于
FPGA
的高速度
,能实现较高频率的波形。控制上更方便,可得
到较宽频率范围的波形输出,步进小,外
围电路简单易实现。
DDS
模块设计
:
DDS
技术的实现依赖于高速、高性能的数字器件。可编程逻辑器件以其速度高、规
模大、在线
可编程,以及有强大
EDA
软件支持等特性,十分适合实现
DDS
技术。而利
用
FPGA
则可以根据需要方便地实现各种比较复杂的调频、调相和调幅功能,具有良好
的实用性。就合成信号质量而言,专用
DDS
芯片由于采用特
定的集成工艺,内部数字
信号抖动很小,可以输出高质量的模拟信号;利用
FPGA
也能输出较高质量的信号,虽
然达不到专
用
DDS
芯片的水平,但信号精度误差在允许范围之内。
存储模块设计:
使用
FPGA
作为数据转换桥梁,将波形存储在其内部的
R
AM
中,通过硬件扫描将
波形数据传输给
DAC0832
产生波形输出。由于
FPGA
是一种高密可编程逻辑器件,可
以满足题目的要求。
显示模块设计:
使用液晶显示屏显示
频率,幅度和相位以及波的形状。液晶显示屏(
LCD
)具有轻
薄短小、低耗电量、无辐射危险,平面直角显示以及影像稳定不闪烁、可视面积大、画<
/p>
面效果好、分辨率高、抗干扰能力强等特点。
数模转换方案设计:
现阶段市场上用
于数摸转换的芯片种类很多,常用的有
8
位,
< br>12
位,
16
位等。他
们在其不同的应用领域有着各自的优势。
ADV7125
是一种
8
位的高速,高精度的数模转
< br>
换芯片,但相对较贵。
<
/p>
DAC0832
也是一种
8
位的数模转换芯片,单电源供电,
+5V
到
+15V
正常工作。基准
电压范围为
?
10
V
;电流建立时间
为
1
?
s
;<
/p>
CMOS
工艺,低功耗
20
mW
。经常使用,价格
便宜,本设计采用此芯片。<
/p>
滤波方案设计:
采用二阶巴特沃斯低通滤波器。巴特沃兹滤波器的幅度
函数是单调下降的,由于
n
阶低通巴特沃斯滤波器的前(
2n-1
)阶导数在
ω
=0
处为零,所以巴特沃斯滤波器也称
为最大平坦幅度滤波器
,该方案滤波性能较好,但构造和参数设置比较复杂。
毕业设计课题工作进度:
起
迄
日
期
2014
年
工
作
内
容
进度
11
月
20
日
~
12
月
10
日
查阅资料、调研,毕业设计开题报告
2014
年
已完成
1
2
月
11
日
~
12
月
31
日
相关实验、原理图设计
已完成
2.
存在的主要问题及解决办法
<
/p>
1.
虽然对初步的实现方案有了一定的理解,
但是具体到实现方面还有待继续查看资料以
得以实现。
现在已经对所有的方案论述有了一定的了解,
并且已经确立了整体的实现方案,
对
整体方案进
行了五个模块的划分,
就每一模块的实现进行了诸多的方案比较,
从而就每
一方案而言,都大体确立了可行,经济,简洁的实现途径。整体是采用直接数
字频率合
成,
用
FPGA
器件作为核心控制部件,
依赖于
DDS
技术,
对于数据存储模块,
使用
FPGA
作为数据转换桥梁,将波形存储在其内部的
RAM
中,通过硬件扫描将波形数据传输给
DAC0832
产生波形输出。所以数模转换部分采用
DAC0832
芯片。
2.
本次课题内容一共分
为
5
个模块,
自开题以来,
我已经完成了两个模块的设计,
但并
未实现仿真,
但已经编写好了实现的代码,并且编译通过了。
p>
我将本次课题“基于
FPGA
的八路数字信
号源”具体细化为五个模块:
FPGA
主控电
< br>路,液晶显示,键盘控制,数模转换,低通滤波电路。其中
FPGA
主频电路需要全面掌
握
FPGA
的工作原理,
至此,
由于资料收集不足,
< br>且时间有限,
对于
FPGA
还不
是太了解。
所以这次先把自己熟悉的两个模块数模转换电路和低通滤波电路两部分实现了
电路原
理的分析,实物的连接。并对实现代码进行了一定的解读与分析,已经全面掌握了
这两
部分的工作原理。
3.
对键盘显示模块明显还不太了解,所以至今还没有完成对键盘显示的实现。
目前已对键盘的构架熟悉,键盘采用
4
×
3
矩阵式,共
12
个键分别对应
0
~
9
个数
字键和一个启动键两个波形控制
键。
使用液晶显示屏显示频率,
幅度和相位以及波的形
状。液晶显示屏(
LCD
)具有轻薄短小、低耗
电量、无辐射危险,平面直角显示以及影
像稳定不闪烁、可视面积大、画面效果好、分辨
率高、抗干扰能力强等特点。所以采用
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