【正文】 ...... 8 0f 的確定 ......................................................................... 8 FSW 位數(shù)的確定 ...................................................................................... 8 相位控制字（ PSW）位數(shù) ..................................................................................... 8 第五章 FPGA內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì) .............................................................................................. 9 ........................................................................................... 9 基本結(jié)構(gòu)和功能 ....................................................................................... 9 8051 軟核系統(tǒng)構(gòu)建及下載 ...................................................................... 10 8051 軟核軟件測(cè)試 ................................................................................ 11 三相正弦波產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì) ................................................................................. 12 ROM 波形數(shù)據(jù)的獲取 ............................................................................ 12 模塊頂層電路設(shè)計(jì) ................................................................................. 13 調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生模塊 設(shè)計(jì) ..................................................................................... 13 第六章 硬件電路設(shè)計(jì) .................................................................................................... 14 D/A轉(zhuǎn)換電路 .................................................................................................. 14 低通濾波電路 ................................................................................................... 14 波形移位和電壓放大電路 ................................................................................. 15 第七章 單片機(jī)程序設(shè)計(jì) ................................................................................................. 16 第八章 系統(tǒng)測(cè)試 ........................................................................................................... 17 .......................................................................................................... 17 測(cè)試方法 ............................................................................................... 17 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果 ........................................................................................ 17 誤差分析 .......................................................................................................... 18 結(jié)束語(yǔ) ........................................................................................................................... 19 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 19 致 謝 ........................................................................................................................... 20 附錄 ............................................................................................................................... 21 第 1 頁(yè) 共 30 頁(yè) 第一章 前言 基于 DDS 三相正弦波設(shè)計(jì)目的及意義 在自動(dòng)控制系統(tǒng)和測(cè)量領(lǐng)域中，三相正弦信號(hào)發(fā)生器是一種應(yīng)用非常廣泛的信號(hào)源。任意預(yù)置，步進(jìn)值 1176。因此，理論上將 DDS 可以產(chǎn)生任意波形 [3]。()ij floor Z?， 故可得出調(diào)制信號(hào)為 39。實(shí)驗(yàn)表明采用此方法可以精確到 %。之后再將結(jié)果串出。 程序 ROM， LPM_ROM。 圖 11 利用 InSystem Memory Content Editor 下載程序 HEX 代碼 第 12 頁(yè) 共 30 頁(yè) 三相正弦波產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì) ROM 波形數(shù)據(jù)的獲取 利用 Quartus II 中的 Mega Wizard PlugIn Manager 可以方便的生成任意大小和接口的 ROM，關(guān)鍵是如何將波形表初始化到其中去。相位控制字和頻率控制字均采用串行方式從單片機(jī)中輸出，然后通過(guò)串轉(zhuǎn)并模塊將數(shù)據(jù)并行的送給累加器，單片機(jī) C 語(yǔ)言程序見(jiàn)附錄 9 所示。 低通濾波電路 從 D/A 出來(lái)的階梯波需要經(jīng)過(guò)濾波器平滑后才可以得到我們想要的波形。程序流程圖如圖 16所示。 頻率步進(jìn)與預(yù)置誤差：本系統(tǒng)頻率控制字為 16位，累加器輸出為 28位，由理 第 19 頁(yè) 共 30 頁(yè) 論分析與計(jì)算知，步進(jìn)一步頻率增加或減少 ，與步進(jìn) 1度的要求有 度的誤差。她作為老師，點(diǎn)撥迷津，讓人如沐春風(fēng)；作為長(zhǎng)輩，關(guān)懷備至，讓人感念至深。 void F_chuan_chu(uint FSW)。PHASE_mode()。break。DisplayString(2,0,歡迎使用 ! )。 else F_DATA+=100。 第 27 頁(yè) 共 30 頁(yè) for(i=0。 case 2:Lcd_WriteData(P_dispbuf[2]+0x30)。 clear_lcd(0)。DisplayString(0,3,相位 : )。 Lcd_WriteData(F_DATA%1000/100+0x30)。.39。F_DATA=100) { Lcd_WriteData(F_DATA/100+0x30)。)。 for(i=0。 END ADDER28B。 END LOOP。 D_OUT=W。EVENT AND CLK = 39。 USE 。//Delay(2)。H39。z39。 } else if(F_DATA10000amp。Lcd_WriteData(F_DATA%10000/1000+0x30)。//temp=P_DATA*。P_DATA=P_dispbuf[0]*100+P_dispbuf[1]*10+P_dispbuf[2]。Lcd_WriteData(P_dispbuf[0]+0x30)。 //temp=F_DATA*。 if(F_DATA1000) F_DATA++。i++) F_dispbuf[i]=0。i5) { F_dispbuf[i]=temp2。clear_lcd(1)。 uchar F_dispbuf[5]。在論文完成過(guò)程之中，除了我自己 四 年多來(lái)的潛心學(xué)習(xí)和研究之外，也凝聚了 指導(dǎo)老師 的心血。 表 5所示為兩相間相位差測(cè)試結(jié)果。另外，此放大電路為反相比例放大類(lèi)型，由于理想運(yùn)放的輸出電阻 Ro趨近于零，所以輸出電阻 Ro也趨近于零，則輸出電壓基本上不會(huì)受負(fù)載的影 響 [7]。 輸入可有 28=256個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài)，輸出為 256個(gè)電壓之一，即輸出電壓不是整個(gè)電壓范圍內(nèi)任意值，只能是 256個(gè)可能值 中的一個(gè)。 ROM表中的數(shù)據(jù)如圖 12所示 [3]。 圖 10 ROM 初始化文件路徑 利用 InSystem Memory Content Editor 下載。由 VQM 原碼表述： ，可以直接調(diào)用。 這與題目步進(jìn) 1176。 由上述分析可知，合成波頻率為 0f =FSW 理想狀態(tài)下應(yīng)該是 0f =FSW，這樣出來(lái)的頻率精度才是最高的。 圖 4 三相正弦波原理圖 調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生模塊 設(shè)調(diào) 制 信 號(hào) 為 ( ) c os c os( 2 )U t U t U f t?? ? ? ? ? ?? ? ?， 載波為39。 FPGA 顯示模塊 鍵盤(pán)模塊 調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生模塊 FSW PSW 三相正弦波產(chǎn)生模塊（ DDS） D/A 低通濾波器 8051單片機(jī)軟核 波形移位 電壓放大 輸出 第 4 頁(yè) 共 30 頁(yè) 第三章 理論分析 DDS 基本原理 DDS 的基本思 路就是將要輸出的波形數(shù)據(jù)取樣、量化、編碼，形成一個(gè)函數(shù)表，逐點(diǎn)存儲(chǔ)在 ROM 里，然后在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘下，按照一定的順序從 ROM里讀出數(shù)據(jù)，再進(jìn)行 D/A 變換和濾波后，得到一定頻率的輸出波形。目前國(guó)內(nèi)已有多家研究所和院校在此領(lǐng)域從事研究，但目前已經(jīng)應(yīng)用于整機(jī)的還未見(jiàn)報(bào)道。根據(jù)輸入頻率大小不同，分別有 1Hz、 10Hz 和 100Hz步進(jìn)值，相位步進(jìn)值為 1176。 綜合測(cè)試證明，頻率精度達(dá)到 %，移相精度達(dá)到 1 度，在 10kΩ 負(fù)載電阻上的電壓峰 峰值 Vopp≥ 10V。 美軍已在許多系統(tǒng)中用其代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 VCO，產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定度的頻率源。其原理圖如圖 3 所示： 圖 3 DDS 原理圖 DDS 合成信號(hào)波的過(guò)程如下：首先將正弦波的波形數(shù)據(jù)存入波形存儲(chǔ)器ROM 中，并給波形存儲(chǔ)器和寄存器同一基準(zhǔn)時(shí)鐘 cf ，在此同一時(shí)鐘的控制下頻率寄存器輸出的頻率碼 K 同相位控制器輸出的數(shù)相加后形成一 N 位有效地址來(lái)查詢波形存儲(chǔ)器 ROM 中的值， 并在時(shí)鐘 cf 的控制下將對(duì)應(yīng)的波形數(shù)據(jù)輸出。000 22( ) c o s ( ( c o s ( ( ) ) ) )