DDS实验报告 南理工

南京理工大学

——DDS实验报告

姓名:

学号：09042202

学院：电子工程与光电技术学院

专业：通信工程专业

题目：多功能数字钟

指导老师：蒋立平、花汉兵

2011年11月

目录

一.摘要及关键词 (2)

二.设计要求及说明 (3)

三.工作原理和整体电路图 (3)

四.各子模块的工作原理及电路图 (5)

1、分频电路 (5)

2、频率与相位控制字产生 (7)

3、频率和相位控制器模块 (8)

4、DA转换模块 (12)

5、测频模块 (13)

6、显示模块 (14)

五、调试仿真 (15)

六、实验中遇到的问题及解决方法 (16)

七、实验感想 (17)

八、致谢 (17)

九、参考文献 (17)

摘要

本篇报告主要介绍了用EDA设计完成直接数字频率合成器DDS的过程。该直接数字频率合成器输出的频率及相位均可控制，且能输出正弦、余弦、三角波、锯齿波、方波五种波形，经过转换之后还能在示波器上显示，在控制电路的作用下能实现保持、清零功能，另外还能同时显示输出频率、相位控制字、频率控制字。本设计利用QuartusII 7.0软件进行DDS的设计，最后下载到SmartSOPC实验系统中进行硬件测试。

Abstract

This report introduces the EDA design is completed with Direct Digital Synthesis DDS process. The direct digital frequency synthesis of the output frequency and phase can control, and can output sine, cosine, triangle wave, sawtooth, square waveform five, after conversion after also displayed on the oscilloscope, in the role of the control circuit can be Implementation maintained cleared function, and also shows the output frequency, phase control characters, frequency control word. This design uses DDS QuartusII 7.0 software design, the final download SmartSOPC experimental system hardware testing.

关键词

EDA设计、直接数字频率合成器DDS、QuartusII 7.0软件、SmartSOPC 实验系统

Key words

EDA design,Direct Digital Synthesizer DDS, QuartusII

7.0software, SmartSOPC experiment system

二、设计要求及说明

1.基本要求

（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ROM实现，ROM结构配置成4096×10类型；

（3）系统具有清零和使能的功能；

（4）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正弦波形；

（5）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；

2.提高部分：测频电路

测频电路是对输出波形的频率进行测量并显示出来，以便观察输出波形的频率。

三、工作原理和整体电路图

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。

DDS 的组成及基本原理:

累加器波形D/A

滤波器S(n)S(t)

频率预置与

调节电路存储器转换器低通

K N位

N位

D位f c

本次设计的DDS主要由频率预置电路、相位累加器、波形存储器、D/A转换器、低通滤波器组成.可通过频率控制字k f和相位控制字k p

控制输出频率与相位均可调的正弦波.相位累加器由N位加法器和N 位寄存器组成.每来一个时钟信号CLOCK,加法器就将频率控制字与累加寄存器输出的累加相位数据相加,相加的结果又反馈送至累加寄存器的数据输入端,以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加.这样相位累加器在时钟作用下,不断对频率控制字进行线性相位累加.相位累加器输出的数据就是合成信号的相位,溢出频率就是DDS输出的信号频率.相位累加器的结果再与相位控制字相加,结果作为波形存储器( ROM)的相位取样地址,这样就可以通过改变相位控制字实现调相.波形存储器中有生成好的波形抽样值,可完成相位到幅值的转换.

至于扩大频率控制字和相位控制字的范围,主要是将频率控制字和相位控制字的输入由计数器输出,只要控制计数器的使能开关就可以改变频率控制字和相位控制字,

测频电路,主要是利用累加器输出最高位的变化.最高位每从1变0,证明ROM里的数据被读了一遍.如果ROM里保存的是信号一个周期的抽样数据的话,那么正好代表一个周期结束了.

整体电路图：（电路源文件存为zong.bdf）

各模块具体构成和功能详见下面介绍

四、各子模块的工作原理及电路图

1、分频电路

实现直接数字频率合成器（DDS）的设计，需要多种频率输入以实现各种功能，实验箱中芯片提供的频率只有48MHz，所以要设计分频电路获得所需频率。

此次设计的DDS需要的频率有：频率字产生器需要1Hz，相位字产生器需要10Hz，相位累加器需要1MHz，动态显示电路需要1KHz，测频计数电路需要0.5Hz。