dds正弦信号发生器设计.doc

梧 州 学 院 课 程 论 文(2016 -2017学年第1学期) 课程论文题目：DDS正弦信号发生器设计学生姓名：欧锦生提交日期： 年 月 日 学生签名：学 号201401910036班级14级组员课程编号专业自动化课程名称EDA技术任课教师黄玉健教师评语： 成绩评定： 分 任课教师签名： 年 月 日【摘要】本文主要讨论了Verilog语言的基于DDS的波形发生器的设计。从设计要求入手，本文给出了DDS的详细设计过程，包括各个模块的设计思想，电路图，Verilog语言程序代码。其大致思想为通过频率控制字去控制正弦函数的ROM存储表的地址并对应着得到其幅度值，最终达到输出需要波形的目的。本设计除了完成指定的任务。在此基础上，为了验证实验结果我们通过QuartusII的仿真工具对设计的DDS进行了仿真，并且还进行了理论分析，发现理论和实践结合的较好。【关键词】FPGA DDS Verilog 波形发生器 Quartus II1.设计目的精确地输出正弦波信号及保证信号的高可靠性。2.设计要求（1）掌握DDS原理。（2）用Verilog语言代码或混合式设计一个8位的DDS正弦信号发生器。（3）下载并应用SinalTab II逻辑分析器显示波形。（4）可产生8个不同频率的正弦波。3.设计原理及分析本波形发生器的设计包含有频率选择。其具体结构见图3-1.频率选择波形发生器图3-1 整体设计方案3.1DDS基本原理DDS的基本原理是利用采样定量，通过查表法产生波形。DDS的结构有很多种，其基本的电路原理可用图2-2来表示。图3-2 DDS基本电路原理图其中，相位累加器由N位加法器与N位累加寄存器级联构成如图3-3：图3-3 相频累加器每来一个时钟脉冲c f ，加法器将控制字k 与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送到累加寄存器的数据输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加。这样，相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字进行线性相位加累加。由此可以看出，相位累加器在每一个时钟输入时，把频率控制字累加一次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的输出频率就是DDS 输出的信号频率。 接着，把相位累加器输出的数据作为波形存储器（ROM）的相位取样地址。这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值（二进制编码）经查找表查出（可以看成是一种映射），完成相位到相应幅值转换。3.2频率选择基于DDS的波形发生器，其输出波形的频率由两方面决定。一方面是由频率控制字，即波形输出的步长决定；另一方面是由波形点输出的固有频率决定。DDS 输出信号的频率与基准时钟频率的关系由下式给定：其中， fc 为基准时钟频率，2N 为波形存储器的字数，N 为相位累加器的位数， k 为频率控制字。一般的, k 小于N。4.各模块代码及电路原理图4.1.频率控制字module f_ctr(sel,f_out,en,reset);input2:0sel;/3位输入inputen,reset;output7:0f_out;reg7:0f_out;/ 地址为8位的存储器always (sel)beginif(!reset)f_out = 8b00000000;else if(en)begincase(sel)3b000:f_out =8b00000001;3b001:f_out =8b00000010; 3b010:f_out =8b00000011;3b011:f_out =8b00000100;3b100:f_out =8b00000101;3b101:f_out =8b00000110;3b110:f_out =8b00000111;3b111:f_out =8b00001000;default:f_out = 8b00000000;endcaseendendendmodule4. 2 8位加法器原理图模块由宏模块生成4.3 8位寄存器原理图模块 由宏模块生成4.4正弦波形数据ROM模块由宏模块生成4.5 顶层电路原理图引脚功能说明：1) 输入引脚 clk:时序同步时钟。该时钟主要用于相位累加器和rom表查询的同时序。它决定了相位累加的速度，也决定了幅度点输出的速度。 f_ctr:频率选择控制字。该输入端有三位，即是：000111八个数值编码。编码值从000到111分别对应了195khz,390khz,585khz,780khz,975khz,1170khz,1365khz,1560khz的输出波形频率。en:电路工作使能端，高电平有效。 rest:电路工作复位端，低电平有效。2) 输出引脚 Q:波形输出端。该端口为8位输出端口。5.仿真图000001010011100101110111图5 波形切换6结论自己写参考文献【1】 潘松，黄继业，潘明.EDA技术实用教程（第五版）科学出版设.【2】 陈后金.数字信号处理（第二版）高等教育出版社，2008.童诗白，化成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社，2000.目 录第一章 总 论1第二章 项目提出的背景和必要性4第一节 项目建设背景4第二节 项目建设的必要性4第三节 项目建设的先进性8第三章 市场分析与建设规模10第一节 市场分析10第二节 建设规模11第四章 工艺技术方案及设备选型12第一节 工艺技术方案12第二节 主要设备方案14第五章 原料、辅助材料及燃料的供应17第一节 主要原材料、辅助材料及公用工程供应来源17第二节 主要公用工程用量及供应18第六章 厂址选择和建设条件19第一节 厂址选择19第二节 建设条件19第七章 总图运输、土建及公用工程22第一节 总平面布置及运输22第二节 土建方案23第三节 公用工程24第八章 节 能29第一节 用能标准及设计规范29第二节 项目能源消耗种类及消耗情况30第三节 项目节能措施及效果分析31第九章 环境保护33第十章 劳动安全卫生及消防36第一节 劳动安全卫生36第二节 消 防38第十一章 机构组织与人力资源配置41第十二章 工程进度安排43第十三章 投资估算和资金筹措45第十四章 财务评价47第十五章风险分析50第一节 项目主要风险因素识别及应对措施50第二节 项目风险因素和风险程度分析表51第十六章 结论与建议54【3】