【正文】 的取反電路和地址的取反電路相同，這里不再闡述。 （ 1） 地址的取反 地址的取反只要將地址的每一位經(jīng)過一個非門即可，電路圖為： 圖 421 地址取反電路 （ 2） 數(shù)值的計算 由前面的分析可知，輸出的數(shù)值有兩種情形，一個是直接輸出 ROM表內(nèi) 存儲的數(shù)值，另一個是用 1023 減去 ROM 表內(nèi)的值，此時需要設(shè)置一個減法器，減法可以看成是加上該數(shù)的反碼在加一，即可以設(shè)置這樣一個加法器來實現(xiàn)此功能。當(dāng) 12位地址的最高位為 0 時，從 ROM,中讀取的數(shù)據(jù)不需要用 1023 減去它，當(dāng)最高位為 1時，則需要。第四個 1/4 周期波形數(shù)據(jù)的讀取，可在讀出第二個 1/4 周期的波形數(shù)據(jù)后，根據(jù)對稱性，用 1023 減去讀出的數(shù)據(jù)即可。第二個 1/4 周期波形數(shù) 據(jù)的讀取，可用后 10位地址按位取反后生成的新地址去讀 ROM 中的數(shù)據(jù)即反讀 第一個 1/4 周期的波形數(shù)據(jù)。我們只要用低 十位地 址即可讀取正弦波第一個 1/4 周期的波形數(shù)據(jù)。 對于該程序段，得到的矩陣 Y中是該四個波形的存儲數(shù)據(jù)，對應(yīng)的為正弦， 三角鋸齒和三角，并以此建立 *mif 文件，從而建立 ROM 表。 X=[A B C D]。 C=round(k/2)。 A=round((sin(2*pi*k/4096)+1)/2*1023)。 clc。 00— 正弦， 01— 三角波， 10— 鋸齒波， 11— 方波。這 樣 輸 出 不同波形時所查找的 ROM 相同，大大節(jié)省了 ROM 得空間。 四、 節(jié)省 ROM空間 考慮到正余弦、三角波、鋸齒波和方波在一個周期內(nèi)的波形都具有很強的 對 稱性，我們可以在 ROM 中只存儲 1/4 周期的波形 ,剩下 3/4 周期的波形可以利用 對稱性，通過前 1/4 周期的波形計算得到。 對該電路圖進(jìn)行編譯，分配好管腳后，下載到實驗箱中，調(diào)節(jié)相應(yīng)的開關(guān)，觀察示波器上顯示的波形如下： 電子線路課程設(shè)計實驗報告 第 16 頁 共 37 頁 圖 393正弦波和三角波 圖 394正弦波和方波 圖 395正弦波和鋸齒波 圖 386 正弦波和余弦波 驗證測頻電路的正確性： 實驗中選取以下幾個 頻率字，分別用 理論頻率計算公式：Ncout fKf 2??得到 理論值，直接示波器的頻率和顯示譯碼管測得頻率。 總電路圖（ 1） 將以上分頻，測頻，顯示等電路按照 圖 311 的原理圖連接好，得到總電路圖（ 1） 電子線路課程設(shè)計實驗報告 第 15 頁 共 37 頁 圖 391 總電路圖（ 1） 對此電路圖，去掉分頻電路，和測頻電路，給電路一個合適的脈沖信號，對其進(jìn)行軟件仿真，以檢查電路的設(shè)計和 ROM 表是否有誤，其仿真波形如下圖所示： 圖 392 正弦和余弦的仿真圖 像 其他波形的圖像見附錄 ?。 掃描的頻率為 1KHz,因為人眼的視覺停留，會感覺七個數(shù)碼管同時顯示。 因為實驗要求只用一個顯示譯碼器 7447，所以考慮用動態(tài)掃描顯示法進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，即每次只顯示一位，按照一定的顯示時間間隔輪流顯示。 計數(shù)器 74160 設(shè)計為模 8 的循環(huán)計數(shù)器，其輸出 既作為 4片 74151 的控制端，又作為 3－ 8譯碼器 74138 的控制端。對于鎖存器的輸出，可以直接接到顯示電路，故直接在顯示電子線路課程設(shè)計實驗報告 第 13 頁 共 37 頁 管上就可以直接讀出測得的頻率值。 具體的原理圖如下圖所示： 圖 371 測頻原理圖 據(jù)上圖可以看出，在 脈沖中，計數(shù)器先計一秒的數(shù)據(jù)，隨后鎖存器將數(shù)據(jù)鎖存，我們只需將鎖存器鎖存的數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼顯示管即可。 由于鎖存器的脈沖和計數(shù)器的脈沖是反相的，且有一定的延時，所以當(dāng)鎖存器有效脈沖來到時，計數(shù)器是清零狀態(tài)，鎖存器就鎖存前 1s 內(nèi)計數(shù)器的計數(shù)信號。將 脈沖送入鎖存器的時鐘端， 反相延時后的脈沖送入計數(shù)器的清零端。 故將的累加器的最高位 q[12]作為測頻電路計數(shù)器的脈沖。我們利用計數(shù)器和鎖存器實現(xiàn)這一功能。由圖像可知，當(dāng)開關(guān)的狀態(tài)為 00，輸出的是余弦波，； 01，輸出的是三角波； 10，輸出的是方波； 11，鋸齒波。然后點擊“ finish”即可生成 ROM 單元 。 對于此實驗程序，最后 z矩陣?yán)锏臄?shù)據(jù)就是正弦波 ROM表的數(shù)據(jù)，在 QuartusII軟件中，建立一個 *mif 文件，將 z矩陣?yán)锏臄?shù)據(jù)拷貝到該 *mif 文件中。 y=round((sin(2*pi*k/4096)+1)/2*1023)。其中相位 與 幅度變換原理圖如下所示： 圖 361 相位－幅度變換原理圖 實驗中，采用 Matlab 軟件生成對應(yīng)的數(shù)據(jù)值 （ 無符號數(shù)） 。 12 位的尋址ROM 相當(dāng)于把 ?? 3600 — 的正弦函數(shù)離散成 N2 個數(shù)值，本次實驗 N=12，故一共有4096 個數(shù)值。 （ 2） 建立 ROM 表 下面以正弦波為例，介紹如何產(chǎn)生 ROM 表。 圖 356 相位加法器封裝 波形存儲器（ ROM 表）設(shè)計 電子線路課程設(shè)計實驗報告 第 9 頁 共 37 頁 （ 1） 設(shè)計思路 為了能讓電路輸出正弦波、余弦波、三角波、鋸齒波和方波，我做了 5塊不同的 ROM 分別存放這五種波形一個周期內(nèi)的數(shù) 據(jù)。 （ 2） 加法器 12 位加法器可以由 3片二進(jìn)制的全加器 7483 組成 ， 對于加法器分為頻率累加器和相位累加器，他們均為 12 位累加器，下面以頻率累加器為例，如圖所示： 電子線路課程設(shè)計實驗報告 第 8 頁 共 37 頁 圖 354 12位加法器 圖中最低位的進(jìn)位信號 C0=0， a[11..0]是寄存器的輸出， b[3..0]是頻率控制字，由圖像可知，對于擴展成 12位的頻率字，其高 8 位全部為 出結(jié)果存入寄存器。當(dāng)相位累加器累加滿量時就會產(chǎn)生一次溢出，完成一 個周期性的動作。寄存器將加法器的上一個時鐘作用后所產(chǎn)生的相位數(shù)據(jù)反饋至加法器的輸入端，以使加法器在下一個時鐘作用下繼續(xù)與頻率控制字進(jìn)行相加。 對上述電 路進(jìn)行封裝： 圖 343頻率及相位字產(chǎn)生電路 累加器 相位累加器由 12位加法器與 12 位寄存器級聯(lián)構(gòu)成。 （ 2） 相位控制字的產(chǎn)生 相位控制字和頻率控制字的產(chǎn)生相同，只不過在輸入累加器的時候， 4 位相位控制字?jǐn)U展成 12 位時，其地位補零，該 4 位作為高四位。電子線路課程設(shè)計實驗報告 第 6 頁 共 37 頁 下面為仿真波形： 圖 342 頻率字輸出波形 觀察波形可以知道該思路可行，其中， o[4..1]用作頻率字進(jìn)入加法器，pxs1[4..1]和 pxs2[4..1]輸入到譯碼顯示電路。此時，我們采用第二種辦法來實現(xiàn)。考慮到頻率字應(yīng)在數(shù)碼管上顯示，而 76163 產(chǎn)生的是二進(jìn)制數(shù)，非 BCD 碼，故我們需要將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的 BCD 碼。它可以使輸出波形整體平移，平移量由 P控制 ， 故只需改變 P 就使波形平移 。 P 為相位控制字。因此，只要 N足夠大， DDS 可以得到很細(xì)的頻率間隔。分頻電路的總圖為： 電子線路課程設(shè)計實驗報告 第 4 頁 共 37 頁 圖 321 脈沖發(fā)生電路總圖 其封裝為： 圖 322 脈沖發(fā)生電路封裝 消顫電路 消顫電路主要是去除開關(guān)抖動對電路的影響，采用 D觸發(fā)器來實現(xiàn)，原理圖如下： 圖 331 消顫電路 其封裝為： 圖 332 消顫電路封裝 電子線路課程設(shè)計實驗報告 第 5 頁 共 37 頁 K為相位增量，也叫頻率控制字。首先設(shè)計二分頻，三分頻，十分頻等各種分頻電 路，通過將設(shè)計的分頻電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夁B，就可以得到所需的頻率信號。從而得到周期的離散的幅度編碼，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器得到模擬的階梯電壓，最后經(jīng)低通濾波器，對輸出波形進(jìn)行平滑處理，得到連續(xù)變化的所需頻率的波形。在時鐘脈沖 cf 的控制下，對輸入頻率控制字 K進(jìn)行累加，累加滿量時產(chǎn)生溢出。 電子線路課程設(shè)計實驗報告 第 3 頁 共 37 頁 圖 311 DDS工作流程圖（ 1） 圖中， cf 為時鐘頻率， N為相位累加器的字長，設(shè)輸出頻率 f。 D太大會導(dǎo)致 ROM 容量的成倍上升，而輸出精度受 D/A 位數(shù)的限制未有很大改善。由上式可得： coutN f fK ?? 2 其中， K 為頻率字，注意 K 要取整，有時會有誤差。若系統(tǒng)時鐘頻率為 cf ，頻率控制字 fword 為 1，則輸出頻率為Ncout ff 2?，這個頻率相當(dāng)于 基頻 。由此，相位累加器在每一個時鐘脈沖輸入時，把頻率控制字累加一次，相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為波形存儲器的相位取樣地址，這樣就可把存儲在波形存儲器內(nèi)的波形抽樣值進(jìn)行找表查出，完成相位到幅值的轉(zhuǎn)換。每來一個 CLOCK，加法器就將頻率控制字 fword 與累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，相加的結(jié)果又反饋送至累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端，以使加法器