1、EDA课程设计函数信号发生器EDA课程设计函数信号发生器实验报告学院（系） 专业、班级 学生姓名 学 号 小组其他队员： 指导教师 （1）实验要求（2）整体设计思路（3）程序仿真（4）实验结果（5）心得体会一实验要求（1）利用VHDL语言设计一个多功能信号发生器，能够产生正弦波，三角波，锯齿波和方波的数字信号。（2）焊接一个D/A转换器，对输出的数字信号转换成模拟信号并在示波器上产生波形。（3）在电路板上能够对波形进行选择输出。（4）在电路板上能够对波形的频率与幅度进行调剂。二整体设计思路信号发生器要紧由分频，波形数据的产生，四选一多路选择，调幅和D/A转换五个部份组成。整体框架图如下：（1）
2、分频分频器是数字电路中最经常使用的电路之一，在FPGA的设计中也是利用效率超级高的大体设计。实现的分频电路一样有两种方式：一是利用FPGA芯片内部提供的锁相环电路，如ALTERA提供的PLL（Phase Locked Loop），Xilinx提供的DLL（Delay Locked Loop）；二是利用硬件描述语言，如VHDL、Verilog HDL等。本次咱们利用VHDL进行分频器设计，将奇数分频，和偶数分频结合起来，能够实现50%占空比任意正整数的分频。分频器原理图：在咱们本次实验中的实现即为当按下按键时，频率自动减半。如当输入为100MHZ，输出为50MHZ。（2）信号的产生。依照查找资料
3、，咱们最终确信了在QUARTUS中波形数据产生的方式，即利用地址信号发生器和LPM_ROM模块。ROM的地址信号发生器，有七位计数器担任。LPM_ROM底层是FPGA中的M4K等模块。然后在VHDL顶层程序设计中将两部份挪用从而实现信号的发生。ROM中寄存不同的初始化MIF文件（寄存不同波形的数据）从而产生不同的波形。信号产生模块：7位计数器波形数据存储ROM数据产生信号产生RTL图：此环节最重要的还有MIF文件的成立，通过查找资料，下载了MIFMAKER 2020软件，从而较为简单的产生了MIF文件。MIF文件制作图：（3）四选一多路选择。多路选择器模块是实验模块当中最简单的模块，因为在上一
4、学期的EDA学习中曾经做过四路选择器模块。此模块的大体四路是通过一个两位的输入信号s来决定输出的信号数据，例：s=00时，输出a；s=01输出b ；s=10时，输出c； s=11时，输出d。 多路选择器原理图： （4）调幅。调幅的思路大体上是运用乘法器来完成数据的翻倍从而达到幅度的转变。因此此模块的完成最要紧的任务是乘法器的实现。本实验咱们开始采纳的乘法器是两个矢量类型的数据作为输入，一个是波形数据，另一个那么为幅度的转变倍数（转变范围为1,2,3倍）。如以下图：但后来在硬件上实现时倍数高时容易波形顶部容易产生失真，因此咱们对此进行了改良，即将输入的两个八位矢量类型数据通过conv_integ
5、er函数产生整数数据，对整数数据进行小幅度乘除（如c=a*b/16），然后将整数数据通过conv_std_logic（c，8）函数转换成八位整数数据输出。从而完成调幅的完美实现。改良后如以下图：（5）D/A转换。D/A转换是把数字信号转换为信息大体相同的模拟信号而设计的处置进程，大多数DA转换器由电阻阵列和放大器组成。依照公式u0=Rf(ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3+)计算出R43=2*R44=4*R45=8*R46=16*R47=32*R48=64*R49=128*R50R50=2*R42因此能够选取R40= R41= R42= 1k R43= 256k R44= 128k R4
6、5=64R46= 32k R47= 16k R48= 8k R49= 4k R50=2k三程序仿真正弦波仿真：三角波仿真：锯齿波仿真：方波仿真：分频器仿真：多路选择仿真：乘法器仿真：总电路仿真：四实验结果正弦波输出：调频后：调幅后：三角波输出：锯齿波输出：方波输出：实物图：五心得体会本设计基于VHDL语言进行设计，利用FPGA芯片为要紧芯片，在编程进程中分表现了进程的并行性，利用了五个大体的模块实现了上述的功能。其实本实验的关键仍是EDA软件QUARTUS II 的利用，在一开始的接触中，完全不明白本软件的利用方式，在通过一天的视频学习后，对此软件的利用有了较为初步的熟悉。然后确实是vhdl语言的编写，由于本人的编程语言以前学的不是专门好，因此只能一边参照讲义一边进行语言的编写。让我印象最深刻的确实是分频器和乘法器的编写，分频器是我第一次编写的比较复杂的模块，实现的不睬想，因此借用了网上查阅的资料。乘法器的编写最初的思路有些误差，在和组员的讨论中编写了更为理想的程序，这件情形让我感触很深，深刻的熟悉到了合作的重要性和程序语言的乐趣，最终当波形通过配置在示波器上显示出来的时候，内心的感觉是无法言语的。尽管自己完成的结果不是最好的，但我尽了自己的最大尽力，我收成专门大。
