基于可編程邏輯器件的DDS設計

電氣自動化論文編號:ZD489  論文字數:23689,頁數:63，有開題報告，任務書，文獻綜述
 
  目   錄
 
摘要…………………………………………………………………………………………I
Abstract……………………………………………………………………………………II
第1章  概要……………………………………………………………………………1
 1.1  FPGA簡介………………………………………………………………………1
 1.2  FPGA的發展前景及開發流程…………………………………………………2
 1.2.1  FPGA的發展前景……………………………………………………………2
 1.2.2  FPGA的開發流程……………………………………………………………3
 1.3  DDS的結構及其工作原理………………………………………………………6
 1.4  DDS的應用領域…………………………………………………………………8
第2章  可編程器件及其描述語言………………………………………………10
 2.1  FLEX10器件簡介 ………………………………………………………………10
 2.2  MaxplusⅡ簡介……………………………………………………………………10.
 2.3  硬件描述語言VHDL……………………………………………………………12
 2.3.1  VHDL語言簡介……………………………………………………………12
 2.3.2  利用VHDL語言開發的優點………………………………………………13
第3章  系統總體方案論證與確定…………………………………………………14
 3.1  總體方案論證與確定……………………………………………………………14
 3.2  系統組成模塊論證與確定………………………………………………………15
第4章  基于可編程器件的DDS主要模塊的VHDL實現…………………18
 4.1  相位累加器的設計………………………………………………………………18
 4.2  正弦查找表的實現………………………………………………………………19
 4.2.1  數據存儲方式………………………………………………………………19
 4.2.2  波形采樣點RAM表的計算…………………………………………………20
 4.3  頻率控制模塊的設計……………………………………………………………22
    4.4  內部控制電路模塊的設計………………………………………………………22
第5章  硬件系統設計……………………………………………………………25
 5.1  鍵盤/顯示電路……………………………………………………………………25
 5.2  D/A轉換電路……………………………………………………………………28
 5.3  后期處理電路……………………………………………………………………29
 5.3.1  低通濾波器的ispPAC實現………………………………………………29
總結………………………………………………………………………………………29
致謝…………………………………………………………………………………………33
參考文獻……………………………………………………………………………………34
附錄1、累加器模塊VHDL語言………………………………………………………36
附錄2、內部控制模塊VHDL語言………………………………………………………38
附錄3、鍵盤輸入掃描電路程序語言…………………………………………………40
附錄4、顯示電路程序語言……………………………………………………………43
附錄5、RAM表程序語言…………………………………………………………………45
附錄6、系統總電路圖…………………………………………………………………57
摘 要:本系統由FPGA模塊、鍵盤模塊、LED顯示模塊、DAC模塊、ispPAC模塊組成。采用直接數字頻率合成（DDS）技術，利用ALTERA公司生產的高速FPGA芯片（EPF 10K10LC84—4）實現系統的程序處理、控制與運算，后級電路采用具有較高轉換速度的D/A轉換器�？梢援a生標準正弦波。該系統頻率范圍寬、步進小、幅度和頻率的精度高。
 在以下系統中我們采用現場可編程門陣列FPGA來實現系統的算術運算、高速累加器芯片的設計和獲得標準正弦波：
 1、實現鍵盤輸入的掃描、譯碼及適時顯示。
 2、實現高速二進制累加，產生正弦波查表地址。
 3、實現正弦波的存儲、產生。
 采用現場可編程器FPGA芯片所含模塊主要由算法和控制兩大部分組成，其中算法部分包括累加器模塊、波形采樣點的存儲模塊；控制部分包括將鍵盤輸入編碼模塊、動態顯示模塊、各FIFO緩存器的輸入輸出控制和一些其他系統需要的信號。為保證速度要求及系統的精度，所有模塊均采用高精度同步時鐘控制實現。
 利用altera 公司的Max+plusII的可編程邏輯開發軟件或Protel99SE設計環境來進行系統的仿真和信號的分析。
 關鍵詞：直接數字頻率合成; 專用集成電路; 現場可編程邏輯陣列

 Abstract:This system consists of FPGA module, DAC module, keyboard module, LED module and isPAC module., it adopting direct digital frequency synthesize technology , utilizing high-speed FPGA chip (EPF10K10LC84---4) which the ALTERA company produces make the procedure disposal, control and operation of the system which can generate sinusoidal wave realize, the next circuit adopts D/A converter which has high speed of converting to generate standard sinusoidal wave.  Frequency ranges widely, shooting step is short, precision of frequency is high in this system.
  We adopt scene programmable pieces of array FPGA come arithmetic operation, design chip of high-speed accumulating and obtain standard sinusoidal wave among following systems:
 Realize keyboard’s output scanning, decoding and displaying in good time .
 Realize high-speed binary scale accumulating, producing sinusoidal wave to search the form address.
 Realize sinusoidal wave saved, produced.
 The module belonging to Scene programmable pieces of array FPGA chip mainly consists of algorithm and control, the algorithm includes accumulate module and memory module of waveform sampled point; The control include keyboard inputting module and encoding module, displaying module, every FIFO buffer inputting and outputting control and the signal which other systems need. In order to guarantee speed requiacsion and systematic precision, all modules adopt high-accuracy synchronous clock control to realize.  
   The system utilizes programmable logic software Max+plusⅡof ALTERA company and  Protel99SE design environment to carry on systematic emulation and analysis of signal.
   Keywords: Direct Digital Frequency Synthesis (DDS); Application Specific Integrated Circuit (ASIC); FPGA