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数电综合实验—简易函数发生器

实验报告

班级：07118班

姓名：杨帆 学号：070547 班内序号：26

2009年1月10日星期六

目录

一、 实验目的 ..................................................................................................................................................... 3 二、 任务要求 ..................................................................................................................................................... 3

基本任务： ......................................................................................................................................................... 3 提高要求： ......................................................................................................................................................... 3 三、 系统设计 ..................................................................................................................................................... 3

1. 设计思路 ................................................................................................................................................. 3 2. 总体设计框图 ......................................................................................................................................... 3 3. 分块设计 ................................................................................................................................................. 3

a) 分频模块： ..................................................................................................................................... 3 b) 三角波产生模块： ......................................................................................................................... 4 c) 方波产生模块： ............................................................................................................................. 4 d) 选波模块： ..................................................................................................................................... 4 e) 正弦波产生模块： ......................................................................................................................... 4 f) 并串转换模块： ................................................................................................................................. 5

四、 程序框图 ..................................................................................................................................................... 5 五、 总体电路图及管脚信息 ............................................................................................................................. 6 六、 源程序 ......................................................................................................................................................... 6 七、 功能说明及操作步骤 ................................................................................................................................. 9

1. 功能 ......................................................................................................................................................... 9 2. 操作步骤 ................................................................................................................................................. 9 八、 资源利用率 ............................................................................................................................................... 10 九、 仿真波形 ................................................................................................................................................... 10 十、 元件清单 .................................................................................................................................................... 11 十一、 关键技术、遇到的问题及解决方案的详述 ........................................................................................ 11

1. 正弦波输出问题 .......................................................................................................................................... 11 2. DA转换问题 ............................................................................................................................................... 11 十二、 实验结论及总结 .................................................................................................................................... 11

一、 实验目的

1. 熟练掌握 VHDL 语言和QuartusII 软件的使用； 2. 理解状态机的工作原理和设计方法；

3. 掌握利用 EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法； 4. 熟悉 D/A 变换电路的设计；

二、 任务要求

基本任务：

设计制作一个简易函数发生器。

1. 输出波形为方波和三角波，频率范围为1kHZ－2kHZ；

2. 频率可进行调节并用数码管显示，加、减步进均为100HZ； 3. 输出三角波的峰峰值为4－5V，方波幅度为TTL 电平的大小； 提高要求：

1. 产生频率范围为1kHZ－2kHZ、峰峰值为4－5V 的正弦波信号； 2. 产生占空比可调的矩形波或其它波形； 3. 自拟其它功能。

三、 系统设计

1. 设计思路

用VHDL语言结合原理图编辑方式设计实现一个函数信号发生器，输出频率可调方波和三角波，正弦波三种波形。将波形选择、频率控制与分频、三角波、正弦波、方波发生各个模块分别用VHDL语言编程为一个子程序，并把每一个模块转换成图形文件，然后在原理图编辑框调用这些图形模块。由于考虑到按键开关工作的不确定性，通过拨码开关模块的SW0到SW3控制频率调节f〔3...0〕，用SW4、SW5控制DELTA、SINE、SQUARE波形选通,最后把八位输出经过并串转换，接到开发板上的DA模块（TLV5638），通过D/A转换，从示波器上就能看到波形输出。

2. 总体设计框图

OSC拨码开关Clk频率控制器（frq.vhd）数码管显示 f(3..0) clk_m clk_m clk_m三角波发生器（dlt_gen.vhd）正弦波发生器（sin_gen.vhd）方波发生器(sqr_gen.vhd) S1,S2 delta(7..0) sine(7..0) square(7..0)波形控制器（ choose_wave.vhd）DA芯片（TLV5638）控制器（并串转换功能）（adjust.vhd） dout qout(7..0)

（图一：系统设计框图）

3. 分块设计

本设计共使用了六个模块，分别解释如下： a) 分频模块：