{新}DDS正弦信号发生器设计.doc

实验名称：___实验一：DDS正弦信号发生器设计 姓名:__刘玄____ 学号:_2010850054___ 实验日期:2013年4月2日 一、实验目的 1．掌握利用MATLAB/DSP Builder软件的DDS设计流程。 2．学习DDS信号发生器设计原理 3．掌握FPGA下载和验证方法 二、实验内容 1．熟悉MATLAB/DSP Builder的界面、功能和操作方法。 2．按要求设计一个频率和幅度可控的DDS正弦信号发生器算法模型，并通过MATLAB算法仿真。 3．利用Signal Compiler生成VHDL硬件描述语言文件。 4．在Quartus II下完成RTL级综合、适配和时序仿真。 5．在DE2板上完成硬件下载，并利用SingalTab II嵌入式逻辑分析仪验证。 三、实验方案及流程图 1、频率调节： 打开MATLAB，在Simulink Library Browser界面Altera DSP Builder Blockset中选取适当的模块，编辑.mdl文件。如下图所示： 该图所示为调频的mdl文件，通过倍数调节constant2的常数值来调节频率的大小，其仿真所得到的波形图如下所示：（该图为8位设置最高为255时的波形图） 当8位的高位设置即constant2中的常数设置为100时，与之前的255相比较得到的波形图如下： 当8位的高位设置即constant2中的常数设置为0时，与之前的255和100相比较得到的波形图如下： 三个图可比较而知频率发生了明显的变化，对于每个时钟输入,相位累加器将频率控制字与累加寄存器的反馈相位量相加,并将结果存储于累加寄存器。 相位调节： 相位调制器接受相位累加器的相位输出，加上一个相位偏移值，可用于信号的相位调制。其设置的编辑mdl文件如下所示： 在其中间加上相位偏移量时当输入偏移量为最高位255时其仿真波形如下图： 在其中间加上相位偏移量时当输入偏移量为128时其仿真波形如下图： 由上两图可知当所加的偏移量为原来的一半的时候其相位与之前的刚好相反，而下面是所加的偏移量为其1/4即64时的仿真波形图，亦可以明显的看出其不同： 3、幅度调节： 所谓的幅度调节就是在正弦信号中通过乘法器成倍的增减A值，其mdl文件描述如下： 其仿真得到的波形如下所示： 该图为幅度扩大2倍后的波形，从图中可以看出其幅度值增加了一倍。 该图为幅度扩大4倍时的仿真波形图 该图为幅度值扩大8倍后的仿真波形图 四、实验结果及体会 1、实验结果 实验仿真结果如上波形所示 2、实验体会 通过本次实验，复习并熟练了Matlab软件 的基本功能和操作，实验过程中由于对软件的使用的不熟练，导致在仿真上浪费了大量时间，精力，不知道原理这些都是在实验中暴露出来的问题，也是今后需要改进提高的地方。深刻领悟到了只有熟练掌握Matlab的基本功能和操作，理论联系实际，明确条理，细心并且，才能提高自己的设计开发能力。 实验原理的认识或实验程序清单或实验结果的分析 对于正弦信号发生器，它的输出可以用下式来描述： 其中，Sout是指该信号发生器的输出信号波形，fout只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，令正弦信号的的相位θ为 在一个clk周期Ｔclk，相位θ的变化量为 　　　　　 其中fclk指clk的频率对于2π可以理解为“满”相位，为了对Δθ进行数字量化，把2π切割成2N，用词每个clk周期的相位增量Δθ用量化值BΔθ来描述：BΔθ=（Δθ·2N）/2π，且BΔθ为整数与上式联立可得： 显然，信号发生器可以描述 其中θk-1指前一个clk周期的相位值，同样得出 由以上推倒可以得出，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，而用于累加的香味增量量化值BΔθ决定了信号的输出频率fout并呈现简单的线性关系。 集美大学信息工程学院 电子科学与技术专业 DDS正弦信号发生器实验报告 2 - 1 -