【正文】 子模塊的設計 數(shù)控分頻器 數(shù)控分頻器的功能是在輸入端輸入不同數(shù)據(jù)時，對輸入時鐘產(chǎn)生不 同的分頻比，輸出不同頻率的時鐘，以改變輸出信號的頻率。其分頻系數(shù) N為 =1ND? （式 ） D為預置數(shù)的值。由此，該分頻器的總分頻系數(shù)為 2N。數(shù)控分頻器模塊如圖 所示： 圖 數(shù)控分頻器模塊 略去聲明部分， 數(shù)控分頻器的核心程序如下所示： architecture one of kongzhi is signal full:std_logic。 begin p1:process(clk) N+1 分頻進程 南昌航空大學學士論文 19 variable t9:integer range 0 to 31。event and clk=39。)then 上升沿檢測 if(t9=0)then t9:=d。139。 否則，進行減一計數(shù)操作 full=39。 end if。 end process。event and full=39。)then 上升沿檢測 if(temp=11)then 二位二進制計數(shù)，最低位每個時鐘 temp=00。 計數(shù)值加一 end if。 end process。 選擇二分頻輸出 end one。 尋址計數(shù)器模塊 尋址計數(shù)器主要用于產(chǎn)生對 ROM尋址輸出波形數(shù)據(jù)的尋址信號 ,尋址空間為512字節(jié)， 尋址計數(shù)器模塊圖元文件如圖 ： 圖 尋址計數(shù)器模塊 其核心程序如下： process(clk) variable count:std_logic_vector(8 downto 0)。event and clk=39。)then 時鐘上升沿檢測 if(count511)then 計數(shù)范圍為 512字節(jié) count:=count+1。039。 計數(shù)清零 end if。 address=count。 在 Quartus II中仿真結(jié)果如圖 ： 圖 計數(shù)地址仿真結(jié)果 由于系統(tǒng) ROM尋址地址采用 9位地址數(shù)，所以尋址計數(shù)器通過時鐘 CLK產(chǎn)生 尋址空間為 512字節(jié)的地址。 模 360加法器設計 模 360加法器 用來產(chǎn)生 120176。的輸出波形。 系統(tǒng)模 360 加法器圖元模塊如圖 ： 南昌航空大學學士論文 22 圖 尋址地址移相模塊 地址移相模塊核心代碼如下所示： process(d) variable temp:std_logic_vector(7 downto 0)。 相移 120176。 將移相后的地址輸出 else dout=temp512。 end process。 波形儲存 ROM設計 波形 ROM模塊主要用于存儲各種波形數(shù)據(jù) , 以便通過尋址計數(shù)器尋址輸出并經(jīng) D/ A轉(zhuǎn)換來輸出各種波形 , 其中包括 方波、 三角波 。 process(address,sel) begin if(sel=00)then 波形控制選擇，輸出 方波 if(address256)then 當?shù)刂酚嫈?shù)至半個尋址空間，波形數(shù)據(jù)值為data=(others=39。)。039。 剩余計數(shù)空間，波形數(shù)據(jù)值 為 0 end if。 將一個尋址空間計數(shù)時間作為三角波的周期，程序采用前半個周期作加 1操作，后半個周期作減 1操作。 else addresstemp=512address。 三角波波形數(shù)據(jù)輸出 end if。 LPM定制正弦波 ROM模塊 由于采用邏輯單元實現(xiàn)正弦波的波形 ROM比較復雜，需要輸入正弦波形數(shù)據(jù)查找表，正弦波查找表取值樣點較多，所以系統(tǒng)中采用 LPM_ROM來定制正弦 ROM模塊。在 EDA設計中，通過 EDA設計的存儲器中的代碼文件必須有 EDA軟件在同一編譯時自動調(diào)入，所以 此類代碼文件 的類型，即初始化文件格式須滿足一定的要求，在 Quartus II中接受兩種格式的初始化文件， (.mif)格式和（ .hex）格式。 打開軟件后，先對所需的 MIF文件對應的波形參數(shù)進行設置， 選擇“查看”后，在下拉菜單中 選擇“全局參數(shù)設置”，設置正弦波參數(shù) 數(shù)據(jù)長度為 512，地址位寬為 8位，初始相位為 0度，其參數(shù)設置如圖 。 南昌航空大學學士論文 26 圖 正弦波形參數(shù)設置 圖 正弦波采樣波形 在完成存儲器初始化文件 ，需要開始通過 LPM對 MIF文件調(diào)用，生成正弦波波形數(shù)據(jù)存儲 ROM模塊。即完成了正弦波波形數(shù)據(jù)輸出，LPM_ROM輸出通過數(shù)模轉(zhuǎn)換在示波器上顯示正弦 波波形。 輸出正弦 ROM中的波形數(shù)據(jù) else Q=data1。 end process。 在完成各子模塊仿真后，創(chuàng)建頂層原理圖文件，根據(jù)系統(tǒng)方案將各模塊連接起來，尋址計數(shù)模塊在根據(jù)分頻后的時鐘信號產(chǎn)生尋址地址后，經(jīng)過波形存儲 ROM模塊， 最后通過 DAC數(shù)模轉(zhuǎn)化外圍電路，在示波器中顯示 波形。 南昌航空大學學士論文 31 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 在完成軟件部分的仿真設計后，并將外圍數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的設計焊接工作完成，開始系統(tǒng)軟硬件 聯(lián)合調(diào)試。在重新更改正弦波的波形采樣參數(shù)后， 接入系統(tǒng)中進行調(diào)試，但是效果并不很明顯，出現(xiàn)的是方波和鋸齒波，正弦波形依舊是缺少 1/4左右，在試過幾次更改正弦 ROM調(diào)用的 文件后，問題還是沒有得到解決。 在示波器能夠觀察到穩(wěn)定正確的波形后，便開始將另一組輸出接入 本次設計的 DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，再通過示波器的兩路輸入，對同一波形 的不同相位進行觀察比較， 但本次設計的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊并沒有起到數(shù)模轉(zhuǎn)換作用，因為示波器的第二路輸入沒有波形出現(xiàn)，調(diào)試出錯。最后在檢查連接時， 原因在于使用的直流穩(wěn)壓電源沒有將地共接在一起，導致波形波動太大，無法識別。 南昌航空大學學士論文 32 通過示波器觀察，兩組相位波形如圖 、 、 ： 圖 方波波形輸出 結(jié)果 圖 三角波波形數(shù)據(jù) 結(jié)果 南昌航空大學學士論文 33 圖 正弦波波形數(shù)據(jù)結(jié)果 由于示波器限制，從波形圖可以看出，兩路波形相位相處 240176。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束，本次設計基本實現(xiàn)三相多波形信號發(fā)生器的基本功能。 而且 ,由于 CPLD 具有可編程重置特性 , 因而可以方便地改變控制方式或更換波形數(shù)據(jù) ,而且簡單易行 ,易于系統(tǒng)升級 ,同時具有很高的性價比。 本次設計雖然整體上基本實現(xiàn)了三相多波形的功能要求，但是仍有許多不足之處，由于 EDA開發(fā)平臺中芯片 時鐘檢測出現(xiàn)問題，在示波器中的分頻倍數(shù)和仿真的分頻倍數(shù)不一樣，使得 波形之間的 相位 變化不是很準確，并且，在功能上，系統(tǒng)沒有加入調(diào)幅功能，波形幅度只能通過數(shù)模轉(zhuǎn)換的外圍電路調(diào)節(jié)，在移相模塊中，由于調(diào)試的時間有限，邏輯關(guān)系不是很嚴密，尚存有改進之處。 南昌航空大學學士論文 35 參考文獻 [1]. Timothy M. Rowan, and Russel J. Kerkman, A new synchronous current regulator and an analysis of current regulated PWM inverters[J], IEEE Transactions on IA, July/August 20xx, [2]. IEEE Standard VHDL Language Reference Manual[M], June Std [3]. Bob Zeidman． Designing With FPGAs amp。 在此，能夠完成此次畢業(yè)設計，首先要感謝指導老師劉敏，不管是畢設方案的了解入門，還是在調(diào)試過程中，劉敏老師都給出寶貴的意見，而且在實驗設備的支持上給 予了巨大的幫助，特別是提供了本次設計所需的實驗平臺，由于不能和筆記本電腦兼容，劉敏老師更是將自己家 的電腦帶過來做這次實驗。 同時，在調(diào)試過程中，特別感謝溫慧安同學的寶貴建議，在實驗過程中給予很多支持，并且?guī)椭l(fā)現(xiàn)了問題的所在，使得問題能夠順利解決，還有李壽紅、黃香華、江小霞等同學在硬件方面的支持與幫助，能夠有完整的實驗環(huán)境，在此，非常感謝