电子线路课程设计(优秀)

南京理工大学

电子线路课程设计

实验报告

摘要

本次实验利用QuartusII7.0软件并采用DDS技术、FPGA芯片和D／A转换器，设计了一个直接数字频率信号合成器，具有频率控制、相位控制、测频、显示多种波形等功能。

并利用QuartusII7.0软件对电路进行了详细的仿真，同时通过SMART SOPC 实验箱和示波器对电路的实验结果进行验证。

报告分析了整个电路的工作原理，还分别说明了设计各子模块的方案和编辑、以及仿真的过程。并且介绍了如何将各子模块联系起来，合并为总电路。最后对实验过程中产生的问题提出自己的解决方法。并叙述了本次实验的实验感受与收获。

关键词数字频率信号合成器频率控制相位控制测频示波器

Abstract

This experient introduces using QuartusII7.0software, DDS technology，FPGA chip and D／A converter to design a multi—output waveform signal generator in which the frequency and phase are controllable and test frequency,display waveform.

It also make the use of software QuartusII7.0 a detailed circuit simulation, and verify the circuit experimental results through SMART SOPC experiment box and the oscilloscope.

The report analyzes the electric circuit principle of work,and also illustrates the design of each module and editing, simulation, and the process of using the waveform to testing each Sub module. Meanwhile,it describes how the modules together, combined for a total circuit. Finally the experimental problems arising in the process of present their solutions. And describes the experience and result of this experiment.

Keywords multi—output waveform signal-generator frequency controllable phase controllable test frequency oscilloscope

目录

一、实验目的与要求 (4)

二、电路工作原理 (4)

三、子模块设计原理 (8)

3.1 分频电路 (8)

3.2频率预置和调节电路 (11)

3.3累加寄存电路 (13)

3.4相位控制电路 (15)

3.5波形存储电路 (15)

3.6测频电路 (18)

3.7译码显示电路 (20)

3.8波形选择电路 (22)

3.9 节省ROM的设计 (23)

3.10总电路 (25)

3.11AM调制 (25)

四、调试 (29)

五、编程下载 (29)

六、波形结果 (29)

七、结论 (32)

八、实验小结 (32)

参考文献 (33)

一．实验目的与要求

本实验使用DDS的方法设计一个任意频率的正弦信号发生器，要求具有频率

控制、相位控制、测频、切换波形，动态显示以及使能开关等功能。利用

Quartus II7.0完成设计、仿真等工作。并利用SmartSOPC实验箱实现电路，用

示波器观察输出波形。

基本要求如下：

1、利用QuartusII软件和SmartSOPC实验箱实现DDS的设计。

2、DDS中的波形存储器模块用Altera公司的Cyclone系列FPGA 芯片中的RAM实现，RAM结构配置成4096×10类型。

3、具体参数要求：频率控制字K取4位；基准频率fc=1MHZ，由实验板上的

系统时钟分频得到。

4、系统具有清零功能。

5、利用实验箱上的D/A转换器件将ROM输出的数字信号转换为模拟信号，

能够通过示波器观察到输出波形。

6、通过开关（实验箱上的Ki）输入DDS的频率和相位控制字，并能用示波

器观察加以验证。

提高部分要求：

1、通过按键（实验箱上的Si）输入DDS的频率和相位控制字，以扩大频率控

制和相位控制的范围；(注意：按键后有消颤电路)

2、能够同时输出正余弦两路正交信号；

3、在数码管上显示生成的波形频率；

4、充分考虑ROM结构及正弦函数的特点，进行合理的配置，提高计算精度；

5、设计能输出多种波形（三角波、锯齿波、方波等）的多功能波形发生器；

6、在DDS的基础上，完成AM调制；

二．电路工作原理

（1）DDS概念

直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。

（2）DDS的组成及工作原理

频率预置与调节电路

作用：实现频率控制量的输入；不变量K被称为相位增量，也叫频率控制字。

累加器

相位累加器的组成= N位加法器+N位寄存器；相位累加器的作用：在时钟的作用下，进行相位累加。

应注意：当相位累加器累加满量时就会产生一次溢出，完成一个周期性的动作。

DDS的输出频率为：f

0=f

C

K/2N ；DDS输出的最低频率：K=1时，f

C

/2N

DDS输出的最高频率：Nyquist采样定理决定，即f

C

/2；