正弦信號發(fā)生器設計

7.2萬字 82頁 有設計圖和程序代碼
摘要
采用FPGA＋DAC來實現DDS。這樣通過FPGA在數字域實現頻率合成然后通過DAC形成信號波形。由于信號都是由FPGA在數字域進行處理，可以很方便的將FM和AM等調制在數字域實現。所有調制電路的功能都由FPGA片內的數字邏輯電路來實現，整個系統的電路設計大為簡化，同時由于數字調制避免了模擬調制帶來的誤差和干擾，大大提高了調制的性能，而且硬件電路設計的軟件化，使得電路設計的升級改進工作大為簡化。本系統由FPGA、單片機控制模塊、鍵盤、LCD液晶顯示屏、DAC輸出電路和末級放大電路構成。僅用單片FPGA就實現了直接數字頻率合成技術（DDS），產生穩(wěn)幅正弦波，并在數字域實現了AM、FM、ASK、PSK等四類調制信號。調制信號既可由用戶輸入參數由FPGA內部生成，也可以從外部輸入。整個系統結構緊湊，電路簡單，功能強大，可擴展性強。
Abstract
This system is composed by FPGA, MCU controller, keyboard, LCD, DAC and amplifier modules. The DDS, Direct Digital Synthesizer, which is implemented by a unique FPGA IC, can provide the stable sine signal with digital AM, FM, ASK, PSK modulation. The modulation signal can be provided NOT only by FPGA, which will receive parameters from user, but also from external input. This system features in compact module, simple circuit, powerful functions and flexible expansion.

關鍵詞: FPGA、DDS、AM、FM、ASK、PSK、單片機、SPCE061A、累加寄存器
目 錄

一、方案論證與比較………………………………………………………………3
(一)、正弦信號輸出方案………………………………………………………………4
（二）、信號調制方案…………………………………………………………………4
（三）、單片機方案論證………………………………………………………………6
二、總體設計……………………………………………………………………………6
（一）、總體設計簡述……………………………………………………………………6
1． 統框圖…………………………………………………………………………………6
2． 單片機小系統…………………………………………………………………………7
3． DDS（數字頻率合成）及調制電路模塊……………………………………………7
4． 濾波及放大電路………………………………………………………………………7
5． 電源設計………………………………………………………………………………7
（二）、理論分析與參數設計……………………………………………………………7
1． 載頻參數計算…………………………………………………………………………7
2． AM調制參數設計………………………………………………………………………7
3． FM調制參數設計…………………………………………………………………………8
4． ASK/PSK調制參數設計…………………………………………………………………8
5． 濾波電路參數計算………………………………………………………………………8
6． 放大電路參數計算………………………………………………………………………8
(三）、主要電路設計與分析………………………………………………………………8
1.基于FPGA的DDS設計……………………………………………………………………8
2．M調制信號的產生電路設計……………………………………………………………18
3．AM調制信號設計…………………………………………………………………………20
4．PSK、ASK信號的產生電路設計…………………………………………………………22
5．ASK信號的產生電路設計………………………………………………………………23
三、數字邏輯設計……………………………………………………………………26
四、次要電路設計……………………………………………………………………26
（一）、控制模塊……………………………………………………………………………26
（二）、信號產生模塊………………………………………………………………………27
1．DAC模塊…………………………………………………………………………………27
2．濾波部分…………………………………………………………………………………28
3．放大部分…………………………………………………………………………………28
4．鍵盤設計…………………………………………………………………………………30
五 、軟件設計…………………………………………………………………………32
（一）、設計目的…………………………………………………………………………32
（二）、設計思路…………………………………………………………………………32
（三）、程序編寫…………………………………………………………………………34
1．AD9850程序編寫…………………………………………………………………………35
2．ADC程序編寫……………………………………………………………………………38
3．AGC程序編寫……………………………………………………………………………40
4．ADC程序編寫……………………………………………………………………………44
5．SPCE061V004程序編寫…………………………………………………………………46
6．鍵盤程序編寫……………………………………………………………………………59
7．LCD程序編寫……………………………………………………………………………62
六、指標測試……………………………………………………………………………78
（一）、基本要求測試……………………………………………………………………78
1．正弦波頻率范圍測試……………………………………………………………………78
2．頻率步進設置測試………………………………………………………………………78
（二）、發(fā)揮部分測試………………………………………………………………………79
1．調制信號調制度 測試………………………………………………………………79
2．調制度 步進測試……………………………………………………………………79
3．頻率調制信號頻偏測試…………………………………………………………………80
4．PSK、ASK調制測試………………………………………………………………………80
（三）、擴展部分測試………………………………………………………………………80
七、總結………………………………………………………………………………………80
參考文獻………………………………………………………………………………………81