【正文】 P1。 A:=39。 END IF。139。 THEN IF TMP=11111110 THEN TMP:=11111111。VHDL描述如下： IF A=39。當(dāng)復(fù)位信號(hào)為1時(shí)，當(dāng)每當(dāng)檢測(cè)到時(shí)鐘上升沿時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)不是最大值時(shí)，數(shù)值做遞增運(yùn)算，當(dāng)增大到最大時(shí)，然后再做遞減運(yùn)算，因此輸出的波形便呈現(xiàn)出三角波的形狀。 三角波模塊三角波的VHDL程序如附錄所示，其中CLK是輸入時(shí)鐘端口，RESET為輸入復(fù)位端口，Q_OUT[7..0]為八位二進(jìn)制輸出端口。 END IF。 ELSE TMP:=TMP+16。139。 ELSIF CLK39。139。從仿真波形圖也能看出這種變化規(guī)律。遞減鋸齒波函數(shù)波形仿真圖如下圖所示：圖10 遞減鋸齒波函數(shù)波形仿真圖 階梯波模塊階梯波的VHDL程序如附錄所示，其中CLK是輸入時(shí)鐘端口，RESET為輸入復(fù)位端口，Q_OUT[7..0]為八位二進(jìn)制輸出端口。 階梯為1,遞減信號(hào)的變化 END IF。 THEN IF TMP=00000000 THEN TMP:=11111111。EVENT AND CLK=39。 THEN TMP:=11111111。VHDL描述為： IF RESET=39。計(jì)數(shù)值減少呈現(xiàn)線性關(guān)系，因此輸出的波形是遞減的鋸齒波。遞減鋸齒波函數(shù)發(fā)生模塊框圖如下圖所示：圖 9 遞減鋸齒波函數(shù)發(fā)生模塊框圖 程序設(shè)計(jì)的是復(fù)位信號(hào)為0時(shí)輸出為0，無對(duì)應(yīng)的波形產(chǎn)生。 END IF。 ELSE TMP:=TMP+1。從仿真波形圖也能看出這種變化規(guī)律。當(dāng)復(fù)位信號(hào)為0時(shí)，每當(dāng)檢測(cè)到時(shí)鐘上升沿時(shí)，計(jì)數(shù)器值加1，當(dāng)增加到最大后清零。 遞增鋸齒波模塊遞增鋸齒波的VHDL程序如附錄所示，其中CLK是輸入時(shí)鐘端口，RESET為輸入復(fù)位端口，Q_OUT[7..0]為八位二進(jìn)制輸出端口。 END IF。 ELSE Q=00000000。139。139。 PROCESS(CLK,A) BEGIN IF CLK39。 END IF。039。139。 END IF。 THEN IF (TMP=1111)THEN TMP:=0000。EVENT AND CLK=39。039。139。連續(xù)的輸出便成了觀測(cè)到的方波波形。方波波函數(shù)發(fā)生模塊框圖如下圖所示：圖5 方波函數(shù)發(fā)生模塊框圖 方波只有兩個(gè)值，可以采用兩個(gè)極端值0和FFH。 END IF。THEN IF TMP=63 THEN TMP:=0。EVENT AND CLK=39。THEN D_OUT=0。BEGIN IF RESET=39。用公式y(tǒng)=+（360n/m）可計(jì)算出正弦波的輸出值，公式中的m為輸出點(diǎn)數(shù)，n=1，2，…m。計(jì)算法要用浮點(diǎn)運(yùn)算，復(fù)雜且耗時(shí)太長，一般不采用。 正弦波模塊正弦波sin的VHDL程序如附錄所示，其中CLK是輸入時(shí)鐘端口，RESET為輸入復(fù)位端口，D_OUT[7..0]為八位二進(jìn)制輸出端口。四、各模塊設(shè)計(jì)及仿真經(jīng)過功能分析，將系統(tǒng)分為兩大模塊，分別為函數(shù)發(fā)生模塊和調(diào)控模塊。電路不需要外部搭建，節(jié)約成本且控制簡單方便。方案二：采用數(shù)據(jù)選擇器方式此種方案可以利用VHDL語言寫出數(shù)據(jù)選擇器，然后每種函數(shù)發(fā)生器的輸出和數(shù)據(jù)選擇器輸入相連接，通過控制開關(guān)選擇對(duì)應(yīng)的波形輸出。 波形輸入輸出控制方式的選擇方案一：控制多路D/A開關(guān)輸出方式此種方案為每一路輸出的波形函數(shù)使用一路D/A轉(zhuǎn)換后輸出，通過控制開關(guān)控制每一路D/A是否工作，決定輸出的波形。此種方案完全可以生成設(shè)計(jì)要求的6種波形，而且通過軟件仿真可以直觀的觀測(cè)的輸出的波形參數(shù)，方便調(diào)試和更改波形參數(shù)，外圍電路簡單，減少器件損耗，精度高。MAX038是精密高頻波形產(chǎn)生電路，無法實(shí)現(xiàn)階梯波和遞增遞減鋸齒波的產(chǎn)生，所以舍棄此方案。此方案輸出的波形不夠穩(wěn)定，抗干擾能力弱，不易調(diào)節(jié)。 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的整體原理框圖：時(shí)鐘clk調(diào) 頻輸入控制三 角 波 階 梯 波正 弦 波方 波遞減鋸齒 波輸 出波形選擇復(fù)位reset遞增鋸齒波調(diào) 幅D/A轉(zhuǎn)換器 圖 1 系統(tǒng)的整體原理框圖系統(tǒng)框圖圖 2 任意波形信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)框圖三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 波形函數(shù)發(fā)生裝置的選擇波形函數(shù)發(fā)生方案眾多，我們要選擇一種易于實(shí)現(xiàn)且精度高的方案，以此來提高本設(shè)計(jì)的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：智能信號(hào)發(fā)生器 VHDL MAX+PLUSII TLC7528 一、設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)一個(gè)智能函數(shù)發(fā)生器，該智能函數(shù)發(fā)生器能夠產(chǎn)生遞增鋸齒波、遞減鋸齒波、方波、三角波、正弦波以及階梯波，并且可以通過選擇開關(guān)選擇輸出相應(yīng)波形，具有一定的調(diào)幅和調(diào)頻功能。對(duì)于D/A轉(zhuǎn)化器，本實(shí)驗(yàn)選擇的是TLC7528，利用簡單的8進(jìn)制計(jì)數(shù)控制CS和WR端口的同步輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的同時(shí)，保持相應(yīng)位的同步實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)過程中，將整體功能模塊化，分為函數(shù)發(fā)生模塊和調(diào)控模塊?？僧a(chǎn)生正弦波、方波、三角波、遞增鋸齒波、遞減鋸齒波以及階梯波，并可使用示波器觀察波形。目錄摘要 1一、設(shè)計(jì)要求 2三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 3 波形函數(shù)發(fā)生裝置的選擇 3 波形輸入輸出控制方式的選擇 3四、各模塊設(shè)計(jì)及仿真 4 4 正弦波模塊 4 方波模塊 5 遞增鋸齒波模塊 7 遞減鋸齒波模塊 8 階梯波模塊 9 三角波模塊 10 12 12 13 15 16 D/A轉(zhuǎn)換器 17 總電路 19五、 硬件測(cè)試 20 20 引腳的鎖定 21 22 硬件驗(yàn)證 22六、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 25參考文獻(xiàn) 26附錄 27摘要本次設(shè)計(jì)課題為應(yīng)用VHDL語言及MAX+PLUSII軟件提供的原理圖輸入設(shè)計(jì)功能，組合電子線路的設(shè)計(jì)加以完成一個(gè)任意波形信號(hào)發(fā)生器。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)靈活，方便進(jìn)行多功能組成的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，成本低廉的特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)信號(hào)實(shí)時(shí)快速測(cè)量，也為其廣泛應(yīng)用于實(shí)際領(lǐng)域創(chuàng)造了條件。在調(diào)控模塊中實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻調(diào)幅以及對(duì)于波形的輸入輸出控制。在課程設(shè)計(jì)中遇到了諸多困難，在用示波器顯示波形時(shí)，卻總是得不到穩(wěn)定的波形，后來發(fā)現(xiàn)在輸入控制中，僅需要3位二進(jìn)制數(shù)即能完成簡單的8進(jìn)制計(jì)數(shù)，自己卻習(xí)慣性的用了8位，這使得分頻現(xiàn)象嚴(yán)重，更改后即得到了了穩(wěn)定的輸出波形，經(jīng)過反復(fù)修改調(diào)試，最終試驗(yàn)成功。同時(shí)具有復(fù)位的功能，通過按鍵確定輸出的波形及確定是否輸出波形。方案一：通過單片機(jī)控制D/A，輸出三種波形。方案二：利用MAX038芯片組成的電路輸出波形。方案三：用VHDL語言編寫程序，調(diào)試成功后下載至實(shí)驗(yàn)裝置的芯片上，再利用外接D/A轉(zhuǎn)換電路（TLC7528）實(shí)現(xiàn)以上設(shè)計(jì)功能。因此在本次設(shè)計(jì)中我們選擇了VHDL。此種方案可以同時(shí)輸出多路波形，但是需要路D/A轉(zhuǎn)化器，外圍電路復(fù)雜，制作成本較高而且控制復(fù)雜。方案二完全可以得到方案一的設(shè)計(jì)要求，而且只需一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器就可以?；诜桨付脑O(shè)計(jì)簡便、節(jié)約制作元件和成本、控制簡便等優(yōu)點(diǎn)，選擇方案二作為波形函數(shù)輸出控制方式。函數(shù)發(fā)生模塊包括：正弦波模塊、三角波模塊、方波模塊、階梯波模塊、遞增或遞減鋸齒波模塊；調(diào)控模塊包括：選頻模塊、調(diào)幅模塊、輸入控制模塊以及輸出控制模塊。SIN_ROM正弦波函數(shù)發(fā)生模塊框圖如下圖所示：圖3 正弦波函數(shù)發(fā)生模塊框圖 正弦波可用兩種方法，即計(jì)算法和查表法產(chǎn)生。查表法是事先將正弦波的數(shù)據(jù)計(jì)算出來，列表放在程序中，運(yùn)行時(shí)直接調(diào)取數(shù)據(jù)。m值取小一些可以提高波形頻率，但波形畸變會(huì)增大，增加輸出點(diǎn)雖然可以改善波形，但輸出頻率會(huì)降低，實(shí)踐表明，m取64時(shí)，可以得到很好的正弦波。139。 ELSIF CLK39。139。 ELSE TMP:=TMP+1。