【導(dǎo)讀】本次課程設(shè)計(jì)的主要目的是學(xué)習(xí)使用FPGA設(shè)計(jì)直接數(shù)字頻率合成器。提高等設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了一個(gè)基于DDS的AM調(diào)制電路。利用QuartusII完成設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值相符，證明了DDS技術(shù)是一項(xiàng)非常實(shí)用的技術(shù),它可。以廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)。SmartSOPC實(shí)驗(yàn)箱硬件測試時(shí)的基本使用方法。本實(shí)驗(yàn)中，考慮到具體情況，頻率控制字和相。位控制字均取4位，且可以在數(shù)碼顯示管顯示。上顯示的頻率做比較，求出相對(duì)誤差。的運(yùn)算就可以得到各自的整個(gè)周期的波形。當(dāng)然，其實(shí)可以只采用一個(gè)ROM. 過適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算，也可以產(chǎn)生其他類型的波。

　　

【正文】 其他四種波作為調(diào)制信號(hào)，依次做出其 AM 調(diào)制波形。 調(diào)制度 的確立 調(diào)制度采用一個(gè)模 16的計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，范圍為 0000— 1111，實(shí)質(zhì)上是量化值，也就是 1 量化成 ，該電路與前面的 4位頻率控制字相同，故可以用其實(shí)現(xiàn)此功能，這里不再詳述。 加法器與乘法器 根據(jù)圖 511 AM 調(diào)制電路結(jié)構(gòu)圖，有 2 個(gè)乘法電路和 1個(gè)加法電路。 分別為 10*4 乘法器 ， 15*10 乘法器 ， 15+15 加法器 其中對(duì)于加法器的輸入，一個(gè)輸入為量化值為 15*511=7665， 目的是使包絡(luò)位于正半軸，便于解調(diào)。 從軟件中可以構(gòu)造出這三個(gè)器件如圖所示： 圖 551 乘法器 和加法器 最后的 15*10 的乘法器的輸出有 25 位，選取其中的高 10 位作為輸出，與 D/A轉(zhuǎn)換芯片相連。 顯示電路 顯示電路的原理不變，只需要改變要顯示的量即可，在 AM 調(diào)制中，需要顯示的量有載波信號(hào)的頻率字，調(diào)制信號(hào)的頻率字以及調(diào)制度的大小即可。具體的電路在上面已經(jīng)介紹，故不再重述。 電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 第 31 頁 共 37 頁 AM 調(diào)制總電路圖 圖 571 AM調(diào)制的總電路 對(duì)于此電路，進(jìn)行編譯、調(diào)試，下載到試驗(yàn)箱中，調(diào)節(jié)開關(guān)和示波器，會(huì)出現(xiàn)如下波形： 電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 第 32 頁 共 37 頁 圖 572 正弦波調(diào)制波形 圖 573 鋸齒波調(diào)制波形 圖 574 方波調(diào)制波形 圖 575 三角波調(diào)制波形 六、 節(jié)省電路的改進(jìn) 前面介紹的 ROM 節(jié)省空間，在一定程度上節(jié)省了 ROM 空間，但是仍然用了一塊 ROM 表，來存儲(chǔ)四個(gè)波形的數(shù)據(jù)。但是這與老師的要求有點(diǎn)不一樣，老師是叫我們只存儲(chǔ)正弦波的 1/4 周期的波形，據(jù)此我分析了其他波形的特點(diǎn)，得到了其他波形的計(jì)算方法。（采用無符號(hào)的數(shù)說明） 1. 方波。方波可以說是最簡單的了，其值只有兩個(gè)，全 1 和全 0，而這，我 們可以認(rèn)為的加上，只需相位控制電路的地址碼的最高位為 0，使輸出的值為 1111111111（ 1023），相位控制電路的地址碼的最高位為 1，使輸出的值為0000000000（ 0） .故一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器就可實(shí)現(xiàn)。 電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 第 33 頁 共 37 頁 2. 鋸齒波。只要輸出地址的低 10 位即可。 3. 三角波。對(duì)于相位寄存器的 12 位輸出地址，只需將低 10 位分別與最高位 做 一個(gè)異或運(yùn)算，所得的數(shù)輸出即可。 采用這種方式，又可以進(jìn)一步節(jié)省空間。 七、 實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法 節(jié)省 ROM 空間的電路 ，我在設(shè)計(jì)的時(shí)候， ROM表的建立沒有太大的問題，主要是正弦波由 1/4 周期的波形數(shù)據(jù)計(jì)算出另外的 3/4 周期的波形的時(shí)候，一剛開始，我在分析的時(shí)候，知道何時(shí)地址要取反，何時(shí)數(shù)值要通過減法器，但是我在設(shè)計(jì)電路圖的時(shí)候，不知道怎么來表示這一現(xiàn)象，即我未能想到用相位控制電路的輸出最高兩位的狀態(tài)作為地址碼。通過和同學(xué)的討論，我解決了此問題，最后在示波器上能看到計(jì)算出的波形。 調(diào)制的原理我在大二時(shí)，老師上信號(hào)與系統(tǒng)的時(shí)候，就有和我們講過，這學(xué)期學(xué)的高頻電路也有相關(guān)的內(nèi)容，我對(duì)其原理也有初步的了解， 但是在搭電路的時(shí)候，我遇到了個(gè)問題，輸入到加法器電路的量化值是什么。這個(gè)問題困擾了我一些時(shí)間，最后，我又重新的將 AM調(diào)制的原理看了一遍，弄清了該量化值的含義，并且咨詢了老師是否正確后，才解決了問題。 AM調(diào)制電路搭好了，但是下載到試驗(yàn)箱上，未能看到調(diào)制波形，我?guī)缀鯔z查了我所有的電路，都未能找出任何錯(cuò)誤，最后，我請(qǐng)教了一個(gè)學(xué)長，他檢查了我的電路，也未查找出任何問題，最后他問我 ROM 表的數(shù)據(jù)是不是有符號(hào)數(shù)，隨后，我將 ROM 表內(nèi)的數(shù)據(jù)改成了有符號(hào)的，問題得到解決。 八、 實(shí)驗(yàn)收獲和感受 這次試驗(yàn)是在多功能數(shù)字鐘后做 的，同樣用的是 QuartusII 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真，應(yīng)此在面對(duì)軟件方面，我沒有上次那么陌生，此外，由于上周的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，我大概知道了在設(shè)計(jì)的過程中要注意什么，這給我節(jié)省了大量的時(shí)間。 電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 第 34 頁 共 37 頁 回到這次試驗(yàn)，這次試驗(yàn)要求我們設(shè)計(jì)的時(shí)直接數(shù)字頻率合成器，首先，剛開始見到這個(gè)題目的時(shí)候，我頓時(shí)蒙了，因?yàn)槲乙郧皬膩頉]有這個(gè)概念，它不像上次數(shù)字鐘那樣，很容易上手，雖然老師在課堂上給我們講了相關(guān)的原理，但是仍然對(duì)原理不是很了解。好在我在周末的時(shí)候，按照老師的要求，弄清了實(shí)驗(yàn)原理，并且寫了一篇預(yù)習(xí)報(bào)告，對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容有了比較清晰的規(guī)劃 。于是在做試驗(yàn)的時(shí)候，我按照我預(yù)習(xí)報(bào)告的思路，逐個(gè)電路進(jìn)行搭建，最后終于完成了實(shí)驗(yàn)的要求并且還設(shè)計(jì)了一些附加電路。 在設(shè)計(jì)電路的過程中，首先，我雖然預(yù)習(xí)了實(shí)驗(yàn)，但是沒有對(duì)試驗(yàn)有一個(gè)整體的把握，如實(shí)驗(yàn)中多次使用到由 7483 搭造的加法器，我在設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)的加法器只針對(duì)一個(gè)問題，這樣在遇到下一個(gè)要使用加法器電路的時(shí)候，我又重新搭造了另外一個(gè)加法器，這導(dǎo)致我整個(gè)電路中，我一共搭了 5 個(gè)這樣的加法器，這導(dǎo)致我的效率有所降低。其次，在做 AM 調(diào)制的時(shí)候，我仍然用的是前面的ROM 表，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在示波器上的不是調(diào)制波形，而是 一些噪聲干擾波形，我一開始只埋頭檢查我的其他電路，檢查好久，都沒有檢查出任何問題，好在當(dāng)時(shí)旁邊有一個(gè)學(xué)長，他告訴我做 AM 調(diào)制中 ROM 表內(nèi)的數(shù)據(jù)要用有符號(hào)的數(shù)，于是我用重新用 matlab 產(chǎn)生各種波形的有符號(hào)數(shù)的 ROM 表，隨后經(jīng)過一些調(diào)試，終于在示波器上看到了調(diào)制波形。從這里我感受到，我們在預(yù)習(xí)的時(shí)候，要學(xué)會(huì)瞻前顧后，考慮到前后的聯(lián)系，這樣不僅會(huì)降低我們設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，同時(shí)大大提高效率。同時(shí)，預(yù)習(xí)要認(rèn)真仔細(xì)，不可只知道一個(gè)大概情況，而忽略細(xì)節(jié)。 通過本次試驗(yàn)，不僅使我對(duì) QuartusII 軟件的功能及使用有了一個(gè) 更加深刻的了解，而且讓我對(duì)數(shù)字電路的知識(shí)有了一個(gè)全新的了解，此外，由于此次的試驗(yàn)進(jìn)行的較順利，給了我很大的鼓舞，激發(fā)了我的學(xué)習(xí)興趣！ 九、 致謝 此次實(shí)驗(yàn)衷心感謝在實(shí)驗(yàn)過程中給我指導(dǎo)的 XX 老師！ 十、 參考文獻(xiàn) [1] 數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì) 蔣立平主編 電子工業(yè)出版社 [2] EDA 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 南京理工大學(xué)電子技術(shù)中心 電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 第 35 頁 共 37 頁 十一、 附錄 ?其他各種波形數(shù)據(jù) (無符號(hào)） 產(chǎn)生的 Matlab程序 1. 余弦波 clc； clear； k=[0： 1： 4095] A=round((cos(2*pi*k/4096)+1)/2*1023)； 矩陣 A 中存的就是余弦波形數(shù)據(jù)。 2. 三角波 clc； clear； k=[0:1:1023]。 m=[1024:1:3071]。 n=[3072:1:4095]。 A=round(k/2)+512。 B=1024round(m/2)+512。 C=round(n/2)2048+512。 X=[A B C]。 矩陣 X中存的就是三角波的數(shù)據(jù)。 clc； clear； k=[0:1:2047]。 m=[2048:1:4095]。 A=1023+kk； B=0+kk； X=[A B]； 矩陣 X中存的就是方波的數(shù)據(jù)。 clc； clear； k=[0： 1： 4095] A=round(k/4）； 矩陣 A 中存的就是鋸齒波形數(shù)據(jù)。 ?波形數(shù)據(jù) (無符號(hào)）產(chǎn)生的 Matlab程序 1. 余弦波 clc； clear； k=[0： 1： 4095] A=round(cos(2*pi*k/4096)/2*1023)； 電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 第 36 頁 共 37 頁 矩陣 A 中存的就是余弦波形數(shù)據(jù)。 clc； clear； k=[0:1:1023]。 m=[1024:1:3071]。 n=[3072:1:4095]。 A=round(k/2)。 B=1024round(m/2)。 C=round(n/2)2048。 X=[A B C]。 矩陣 X中存的就是三角波的數(shù)據(jù)。 clc； clear； k=[0:1:2047]。 m=[2048:1:4095]。 A=511+kk； B=511+kk； X=[A B]； 矩陣 X中存的就是方波的數(shù)據(jù)。 clc； clear； k=[0： 1： 4095] A=round(k/4)511； 矩陣 A 中存的就是鋸齒波形數(shù)據(jù)。 5. 正弦 波 clc； clear； k=[0： 1： 4095] A=round(sin(2*pi*k/4096)/2*1023)； 矩陣 A 中存的就是正弦波形數(shù)據(jù)。 ?波形仿真圖像 圖 111 正弦波和三 角波 電子線路課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 第 37 頁 共 37 頁 圖 112 正弦波和方波 圖 113 正弦波和鋸齒波