基于FPGA的FSK数字调制解调器设计.doc

等级:课 程 设 计课程名称专业课程设计课题名称基于FPGA的FSK数字调制解调器设计专 业电子信息工程班 级1381学 号201313020109姓 名彭坚指导老师贺富朋2016年12月25日电气信息学院专业设计任务书课题名称基于FPGA的FSK数字调制器或解调器设计姓 名彭坚专业电子信息工程班级1381 学号09 指导老师贺富朋课程设计时间2016年12月18日-2016年12月30日（17、18周）教研室意见意见： 同意 审核人：刘望军一、任务及要求设计任务：利用EDA技术，设计一套FSK数字通信传输系统，要求建立相应的EDA技术实现模型，主要完成2FSK调制器或解调器的编程，仿真与测试。设计要求：1、 给出整体设计框图；2、 完成各单元电路电路设计，完成仿真，出示仿真结果；3、 写出设计报告；二、进度安排第一周：星期一 ： 安排任务、讲课； 星期二至星期五 ： 查资料、设计； 第二周：星期一 至星期二： 设计仿真及调试； 星期三星期四：写总结报告；星期五：答辩。三、参考资料1. 刘昌华.数字逻辑EDA设计与实践. 北京：国防工业出版社。2. 苏青,张红.基于CPLD/FPGA技术的数字频率设计.北京：清华大学出版社。3.黄智伟.FPGA系统设计与实践.北京：电子工业出版社。4.张凤言.大规模逻辑器件与数字系统设计. 北京：北京航空航天大学出版社。目录一、2FSK设计的基本原理 1 1.1 2FSK的调制1 1.2 2FSK的解调2二、设计方案 3 2.1调制程序 3 2.2解调程序 5三、仿真 6 3.1 FSK调制仿真 6 3.2 FSK解调仿真 8四、心得体会10一、2FSK调制和解调的基本原理二进制频移键控（2FSK）是由两种不同频率的正弦波来分别表示数字信号0和1，即通过频率的变化来传递信息。它的典型的调制方式有：键控法，直接调频法，差分检波算法。在接收端，2FSK信号的解调方法也有多种，其中同步解调和包络检波法较为常见，此外还有鉴频法，过零检测法等等。1.12FSK调制在2FSK信号中，载波频率随着f1和f2两个不同的频率间的变化因此其表达式为 (2-1)即从表达式可以看出，一个2FSK可以写成两个不同载频的2ASK信号的叠加，由此可以看出2FSK的时域表达式可以写为 (2-2)式中：g(t)为单个矩形脉冲，宽度等于Ts (2-3)是的反码其中，和不携带任何信息，通常可令这两个变量为零,其波形图如下图 1.22FSK解调1.2.1相干解调法相干解调法是将已调信号通过与其相同频率的本地载波相乘后再经过低通滤波器恢复原信号，2FSK信号的同步检测法是将已调信号分为两路，两路信号分别经过两路不同频率的带通滤波器，然后分别与两路不同的频率的载波信号相乘，其中f1对应“1”信号频率；f2对应“0”信号的频率，在解调器中，中心频率为f1的带通滤波器只允许中心频率为f1的信号通过，而滤除中心频率为f2的频率的信号；同时，中心频率为f2的带通滤波器只允许中心频率为f2的信号通过，而滤除中心频率为f1的频率的信号通过。【5】 图2-4显示了2FSK信号的同步解调过程图。1.2.2非相干解调法非相干解调法即利用包络检波器从已调信号的波形的幅度中提取调制信号，我们说过，2FSK可以看做频率不同的两个2ASK信号的叠加而成，对于2ASK信号可以使用包络检波法，因此2FSK亦适用于这种非相干解调的方式，下图2-5显示了非相干解调的基本解调过程。图2-5二、设计方案2.1调制程序libraryieee;useieee.std_logic_arith.all;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityPPPL_FSKisport(clk:instd_logic;start:instd_logic;x:instd_logic;y:outstd_logic);endPPPL_FSK;architecturebehavofPPPL_FSKissignalq1:integerrange0to15;signalq2:integerrange0to3;signalf1,f2:std_logic;beginprocess(clk)beginifclkeventandclk=1thenifstart=0thenq1=0;elsifq1=7thenf1=1;q1=q1+1;elsifq1=15thenf1=0;q1=0;elsef1=0;q1=q1+1;endifendif;endprocess;process(clk)beginifclkeventandclk=1thenifstart=0thenq2=0;elsifq2=0thenf2=1;q2=q2+1;elsifq2=1thenf2=0;q2=0;elsef2=0;q2=q2+1;endif;endif;endprocess;process(clk,x)beginifclkeventandclk=1thenifx=0theny=f1;elsey=f2;endif;endif;endprocess;endbehav;2.2解调程序libraryieee;useieee.std_logic_arith.all;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entityDL_FSKisport(clk:instd_logic;start:instd_logic;x:instd_logic;y:outstd_logic);endDL_FSK;architecturebehavofDL_FSKissignalq:integerrange0to15;signalxx:std_logic;signalm:integerrange0to5;beginprocess(clk)beginifclkeventandclk=1thenxx=x;ifstart=0thenq=0;elsifq=15thenq=0;elseq=q+1;endif;endif;endprocess;process(xx,q)beginifq=15thenm=0;elsifq=10thenifm=3theny=0;elsey=1;endif;elsifxxeventandxx=1thenm=m+1;endif;endprocess;endbehav;三、仿真3.1 2FSK信号的调制波形仿真工程编译通过后，有必要对其功能和时序性进行详细的仿真测试，已验证设计结果是否满足设计要求。整个时序仿真测试流程有，建立波形文件、输入信号、设置波形参数编辑输入信号、波形文件存盘、运行仿真器和分析仿真波形等步骤。1建立仿真波形文件。即选择File菜单的New选项，在弹出的文件类型编辑对话框中，选择Other Files中的Vector Weaveform File项，单击OK按钮，即出现波形文件窗口。2设置仿真时间区域。对于时序仿真测试来说，将仿真时间设置在一个合理时间区域是十分重要的，一般视实际情况具体而定。本设计调制部分将仿真时间区域设为6us、周期为40ns其设计步骤实在Edit菜单中选择End Time,在弹出的Time处填上6，同理在Gride Size中Time period输入40ns,单击OK按钮。3输入各工程信号的节点。即选择View菜单中的Utility Windows项的Node Finder,即可弹出如图3-6所示的对话框，在此对话框Filter项中选Pins:all&Registers:Post-fitting，然后单击List按钮，于是在下方的Nodes Found窗口中出现设计中的PPPL_FSK工程的所有端口的引脚注明。用鼠标将时钟信号节点clk、start、x、q1、f1、q2、f2和y分别拖到波形编辑窗口，如下图所示。图3-62FSK调制波形编辑器输入信号窗口4设计信号波形，首先单击左侧的全屏显示按钮，使之处于适当的位置。单击时钟信号clk使之变成蓝色条，再单击右键，选择Value设置中的Count Value项，设置clk为连续变化的二进制数值，初始值为0,。单击start使之成为蓝色，再单击右键，选择Value设置中的Forcing High项，使得start变成高电平信号。单击x使之变成蓝色，再单击Waveform Editing按钮，把x变成高低电平连续变化的信号。5文件存盘。选择File中的Save As项，将波形文件以默认名PPPL_FSK.vwf存盘即可。6所有设置完毕后，即可启动仿真器Processing/start simulation直到出现Simulation was successful，仿真结束。仿真波形输出文件PPPL_FSK Simulation Report将自动弹出仿真图形。注意，Quartus的仿真波形文件中，波形编辑文件与波形仿真报告输出文件是分开的。图3-7显示了2FSK信号的调制仿真结果。图3-72FSK信号的调制仿真结果图3.2 2FSK信号的解调波形仿真1建立仿真波形文件。即选择File菜单的New选项，在弹出的文件类型编辑对话框中，选择Other Files中的Vector Weaveform File项，单击OK按钮，即出现波形文件窗口。2设置仿真时间区域。对于时序仿真测试来说，将仿真时间设置在一个合理时间区域是十分重要的，一般视实际情况具体而定。本设计调制部分将仿真时间区域设为6us、周期为40ns其设计步骤实在Edit菜单中选择End Time,在弹出的Time处填上6，同理在Gride Size中Time period输入40ns,单击OK按钮。3输入各工程信号的节点。即选择View菜单中的Utility Windows项的Node Finder,即可弹出下图所示的对话框，在此对话框Filter项中Pins:all Registers:Post-fitting，然后单击List按钮，于是在下方的Nodes Found窗口中出现设计中的DL_FSK工程的所有端口的引脚明。用鼠标将时钟信号节点clk、start、x、q、y、xx、m分别拖到波形编辑窗口，如图3-14所示。图3-14解调波形编辑窗口4设计信号波形，首先单击左侧的全屏显示按钮，使之处于适当的位置。单击时钟信号clk使之变成蓝色条，再单击右键，选择Value设置中的Count Value项，设置clk为连续变化的二进制数值，初始值为0。单击start使之成为蓝色条，再单击右键，选择Value设置中的Forcing High项，使得start变成高电平信号。单击x使之变成蓝色条，再单击Waveform Editing按钮，把x变成高低电平连续变化的信号。5文件存盘。选择File中的Save As项，将波形文件以默认名DL_FSK.vwf存盘即可。6所有设置完毕后，即可气筒仿真器Processing/start simulation直到出现Simulation was successful，仿真结束。仿真波形输出文件DL_FSK Simulation Report将自动弹出仿真图形。注意，Quartus的仿真波形文件中，波形编辑文件与波形仿真报告输出文件是分开的。图3-15显示了在VHDL语言下的2FSK的解调仿真图。图3-152FSK解调VHDL的程序仿真结果图四、心得体会通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关FSK 2FSK方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获龋最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试;熟悉了常用软件quartusII。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。对于这一次的收获，自己发现问题解决问题的能力有所提升。还有就是对自己细心程度的提升。我们从书本上学到的知识应用于实践，再次巩固了我的动手能力，提高了我的思考能力。虽然设计过程中遇到了很多困难，但是在解决这些问题的过程无疑是对自身专业素质的提高。当最终仿真成功的时候也是对自己的一种肯定。此次的设计不仅增强了自己在专业设计方面的信息，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。 电气信息学院课程设计评分标准环节项目评价优良中及格不及格实践环节（70%）1、 设计方案合理性与创造性2、 编程完成情况3、 电路模块仿真调试结果4、 硬件测试过程及结果5、 解决问题能力及答辩情况6、 纪律和出勤情况设计报告（30%）1 设计报告内容完整、规范2 设计步骤规范、正确3 仿真调试结果正确、波形清楚4 硬件测试过程规范、结果正确综合评价课程设计成绩评定为：优 良 中 及格 不及格 指导老师签名：_ 日 期：_1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！