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硬件描述语言课程设计

题 目： 基于Verilog的DDS设计与显示 学 院： 自动化工程学院 专 业： 信号与信息处理 年 级： 2012级 姓 名： 黄山

2013年 1 月 19 日

1.设计要求

设计一个DDS信号发生器，能够产生三角波，要求频率、相位可调。实现VGA显示波形和参数。要求用DE2-70开发板完成。 设计要求：

一、DDS信号发生器设计要求：

(1) 频率两档可调； (2) 峰峰值两档可调；

二、VGA波形和字符显示设计要求：

(1) 用红色显示2个周期波形； (2) 在屏幕下方显示字符库。

2.设计原理及分析

一）DDS原理（以正弦信号为例）

对于正弦信号发生器，它的输出可以用下式来描述：

Sout?Asin(2?foutt)=Asin(?)

（１）

其中，SOUT 是指该信号发生器的输出信号波形，fOUT 指输出信号对应的频率。上式的表述对于时间t是连续的，为了用数字逻辑实现该表达式，必须进行离散化处理，用基准时钟clk进行抽样，令正弦信号的相位θ为

??2?foutt（２）

在一个clk周期Tclk，相位?的变化量为

???2?foutTclk?2?fout/fclk（３）

为了对??进行数字量化，把2π切割为2N由此，每份clk周期的相位增量??用量化值

B??????2N2?

（４） 且B??为整数。

B???foutN?2fCLK

（５）

显然，信号发生器的输出可描述为：

Soutk?Asin(B?k?1+B??)（６）

其中θK-1指前一个clk周期的相位值，同样得出

Bθk?1?θk?12π?2N

（７）

由上面的推导可以看出，只要对相位的量化值进行简单的累加运算，就可以

得到正弦信号的当前相位值，为用于累加的相位增量量化值B??决定了信号的输出频率fOUT，并呈现简单的线性关系。

直接数字合成器DDS就是根据上述原理而设计的数控频率合成器，主要由相位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表、和DAC构成。如图1中相位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表是DDS结构中的数字部分，由于具有数控频率合成的功能，可称为NOC(Numerically Controlled Oscillators)。

BKI0A幅值输入BK2 BK0BK1BK3BKI1BKI2BKI3Q0MULTQ图1 DDS信号发生器结构

二）VGA显示原理

常见的计算机显示器有CRT（ Cathode Ray Tube ，阴极射线管）显示器和液晶显示器，本次设计针对CRT显示。CRT中的阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生RGB三基色，合成一个彩色像素。用逐行扫描的方式显示图像。扫描从屏幕左上方开始，从左到右，从上到下，进行扫描。每扫完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行行同步；扫描完所有行，用场同步信号进行场同步，