【文章內容簡介】 數據處理子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)進行設計，這只是一種手段，不是目的。它用來幫助設計者有層次地理解和處理問題，進而獲得清晰、完整正確的電路圖。因此，數字系統(tǒng)的劃分應當遵循自然、易于理解的原則。 數字系統(tǒng)的設計步驟1．系統(tǒng)任務分析數字系統(tǒng)設計中的第一步是明確系統(tǒng)的任務。在設計任務書中，可用各種方式提出對整個數字系統(tǒng)的邏輯要求，常用的方式有自然語言、邏輯流程圖、時序圖或幾種方法的結合。當系統(tǒng)較大或邏輯關系較復雜時，系統(tǒng)任務(邏輯要求)邏輯的表述和理解都不是一件容易的工作。所以，分析系統(tǒng)的任務必須細致、全面，不能有理解上的偏差和疏漏。2．確定邏輯算法實現系統(tǒng)邏輯運算的方法稱為邏輯算法，也簡稱為算法。一個數字系統(tǒng)的邏輯運算往往有多種算法，設計者的任務不但是要找出各種算法，還必須比較優(yōu)劣，取長補短，從中確定最合理的一種。數字系統(tǒng)的算法是邏輯設計的基礎，算法不同，則系統(tǒng)的結構也不同，算法的合理與否直接影響系統(tǒng)結構的合理性。確定算法是數字系統(tǒng)設計中最具創(chuàng)造性的一環(huán)，也是最難的一步。3．建立系統(tǒng)及子系統(tǒng)模型當算法明確后，應根據算法構造系統(tǒng)的硬件框架(也稱為系統(tǒng)框圖)，將系統(tǒng)劃分為若干個部分，各部分分別承擔算法中不同的邏輯操作功能。如果某一部分的規(guī)模仍嫌大，則需進一步劃分。劃分后的各個部分應邏輯功能清楚，規(guī)模大小合適，便于進行電路級的設計4．系統(tǒng)(或模塊)邏輯描述當系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)(指最低層子系統(tǒng))和模塊的邏輯功能和結構確定后，則需采用比較規(guī)范的形式來描述系統(tǒng)的邏輯功能。設計方案的描述方法可以有多種，常用的有方框圖、流程圖和描述語言等。對系統(tǒng)的邏輯描述可先采用較粗略的邏輯流程圖，再將邏輯流程圖逐步細化為詳細邏輯流程圖，最后將詳細邏輯流程圖表示成與硬件有對應關系的形式，為下一步的電路級設計提供依據。5．邏輯電路級設計及系統(tǒng)仿真電路級設計是指選擇合理的器件和連接關系以實現系統(tǒng)邏輯要求。電路級設計的結果常采用兩種方式來表達：電路圖方式和硬件描述語言方式。EDA軟件允許以這兩種方式輸入，以便作后續(xù)的處理。當電路設計完成后必須驗證設計是否正確。在早期，只能通過搭試硬件電路才能得到設計的結果。目前，數字電路設計的EDA軟件都具有仿真功能，先通過系統(tǒng)仿真，當系統(tǒng)仿真結果正確后再進行實際電路的測試。由EDA軟件的驗證結果十分接近實際結果，因此，可極大地提高電路設計的效率。6．系統(tǒng)的物理實現物理實現是指用實際的器件實現數字系統(tǒng)的設計，用儀表測量設計的電路是否符合設計要求。現在的數字系統(tǒng)往往采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，由于器件集成度高、導線密集，故一般在電路設計完成后即設計印刷電路板，在印刷電路板上組裝電路進行測試。需要注意的是，印刷電路板本身的物理特性也會影響電路的邏輯關系。第二章任意波形產生器：隨著信息科技的發(fā)展，波形發(fā)生器在科技社會等多個領域發(fā)揮著越來越重要作用。采用EDA技術利用MAX+PLUSII軟件平臺,設計的多功能波形發(fā)生器系統(tǒng),大大簡化其結構,降低成本,提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。設計中運用計數器，數據選擇器，對所需的頻率進行選擇和同步。使用宏功能模塊存儲波形。然后多波形進行幅度的選擇。產生滿足需要的不用頻率和幅度的波形。任意波形發(fā)生器的應用非常廣泛，在原理上可仿真任意波形，只要數字示波器或其它記錄儀捕捉到的波形，任意波形發(fā)生器都可復制出，特別有用的是仿真單次偶發(fā)的信號，例如地震波形、汽車碰撞波形等等。任意波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢是更高取樣率，更高分辨率和更大存儲量，目前實時帶寬超過1GHz的產品比較少，而且分辨率只有8位，不能滿足快速發(fā)展的移動通信和高速網絡的測量要求。與數字存儲示波器相比，任意波形發(fā)生器的全面指標存在明顯差距，前者的取樣率達到20GS/s和帶寬6GHz。任意波形發(fā)生器首先要趕上數字存儲示波器，然后再往前發(fā)展，因為在電路構成方面，任意波形發(fā)生器的核心部件是高速數/模轉換器，它的工藝潛力還很大，顯然缺少的是市場需求。任意波形發(fā)生器在通信系統(tǒng)、測試系統(tǒng)等方面得到廣泛應用。任意波形發(fā)生器的另一重要應用領域是低頻，例如心電圖、汽車點火、防撞氣囊、醫(yī)療儀器等。 任意波形產生器構成 ? 上圖為任意波形發(fā)生器的構成圖，sel為控制波形輸出 。? Kk為分頻模塊，與k步長調整波形輸出的頻率。輸出8位數字信號經過D/A轉換輸出負波形，再經過1：1比例反向放大器輸出正向波形，施密特觸發(fā)電路輸出方波然后經測頻模塊由數碼管顯示出頻率。產生的波形如下：正弦波 三角波 特殊波形 方波CPLD系統(tǒng)的分析 分頻系統(tǒng) 第三章任意波形產生器的設計信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產實踐和科技領域中有著廣泛地應用。凡是產生測試信號的儀器，統(tǒng)稱為信號源，也稱為信號發(fā)生器，它用于產生被測電路所需特定參數的電測試信號。信號源主要給被測電路提供所需要的已知信號（各種波形），然后用其它儀表測量參數?？梢姡盘栐丛陔娮訉嶒灪蜏y試處理中，并不測量任何參數，而是根據使用者的要求，仿真各種測試信號，提供給被測電路，以達到測試的需要。它能夠產生多種波形，如三角波、矩形波（含方波）、正弦波等，在電路實驗和設備檢測中具有十分廣泛地用途。例如，在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號或脈沖信號運載出去，就需要能夠產生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農業(yè)、生物醫(yī)學等領域內，如高頻感應加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的信號發(fā)生器。本設計采用EDA來設計制作多功能信號發(fā)生器。該信號發(fā)生器可以產生正弦波、三角波、方波等波形。電路模塊組成部分： 設計程序及步驟1分頻模塊以下為分頻模塊(CT74161)的VHDL語言編程源程序:LIBRARY IEEE。USE 。USE 。USE 。ENTITY CT74161 ISPORT(clk : IN STD_LOGIC。clk_div2 : OUT STD_LOGIC。