函数信号发生器设计参赛队员：潘新勇郑尔亮李发全（班级：08电子（2）班）指导老师：元泽怀摘要：本系统基于FPGA设计，VerilogHDL编程实现。系统集成于一片ALTERA公司的EPCS系列EP2C8Q208芯片上，核心技术是直接数字频率合成（DDS）技术，其中包括固定分频器（锁相环PLL），PS2键盘控制模块，频率步进即固定频率选择模块，正弦波，三角波、方波，锯齿波、阶梯波合成器，它们输出的8位数据通过一块DAC0832进行D/A转换并经功率放大和低通滤波后即得所需波形，通过改变频率控制字可步进调频率，通过另外一块DAC0832可以步进改变D/A电阻网络的基准电压从而实现调幅。同时通过Mega16单片机控制LCD1602液晶显示输出的频率。系统的频率变化范围宽，可从1HZ到10KHZ之间等步进调节，最小步进1HZ，幅度和频率精度高。该系统具有可靠性好，精度高等优点。关键词：FPGA直接数字频率合成（DDS）PS2键盘数模转换DAC0832Abstract:ThissystemisbasedonFPGAdesign,VerilogHDLprogramming.ALTERAsystemsintegrationcompanyinaseriesofEP2C8Q208EPCSchip,thecoretechnologyisthedirectdigitalsynthesizer(DDS)technology,includingthefixeddivider(PLLPLL),PS2keyboardcontrolmodule,thefrequencystepthatisfixedfrequencyselectionmodule,sinewave,trianglewave,squarewave,sawtooth,stepwavesynthesizer,whichoutputsaDAC08328-bitdatathroughtheD/Aconverterandpoweramplifier,andbythelow-passfilteringwasrequiredafterthewaveform,bychangingthefrequencyfrequencycontrolwordcanbeadjustedstepbystepalsocanchangeaDAC0832D/Areferencevoltageresistornetworksinordertoachieveamplitudemodulation.Thefrequencyrangeofthesystemquickly,butfrom1HZto10KHZSteppingamongtheregulator,theminimumstep1HZ,amplitudeandfrequencyaccuracy.Thesystemhasgoodreliabilityandprecision.Keywords:FPGADirectDigitalSynthesis(DDS)PS2KeyboardDAC0832digitaltoanalogconversion1方案比较与论证1.1总体方案设计方案一：采用集成DDS芯片，可以稳定产生较高频率的稳定波形，可是DDS芯片价格昂贵，硬件电路设计相对复杂。方案二：采用直接数字频率合成，用单片机作为核心控制部件，能达到较高的要求，实现各种波形输出，但受限于运算位数及运算速度，产生的波形往往需通过滤波器才能达到满意效果，并且频率可调范围小，很难得到较高频率。方案三：采用直接数字频率合成，用FPGA器件作为核心控制部件，精度高稳定好，得到波形平滑，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。因此采用方案三。1.2波形数据的产生方案一：使用汇编语言程序编译器产生输入数据，然后利用单片机ASM编译器产生.hex文件，产生数据供ROM使用。方案二：使用MATLAB通过C语言产生上述数据。俩种方案都是利用软件计算波形参数的较佳方案。而使用MATLAB通过C语言产生上述数据编程简单，修改容易，调用方便。因此采用方案二。1.3频率调节通过预置FPGA的分频系数通过可供选择的多种频率控制步进及固定频率输出调节频率。1.4幅度调节方案一：通过在波形输出端加一个除法器实现幅度的调节。方案二：模拟方式调幅。方案三：采用双D/AC实现幅度调节。方案一由于取点不足，调幅连续性不好，精度较差。方案二可以实现精切连续调幅，但操作不方便。选择方案三，实现数字调幅，精度较高，输出幅度步进可调，通过键盘按键即可以等步进改变幅度，操作方便。1