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《虚拟/智能DDS任意信号发生器研制》 设计说明书 作者：张志坚 杜应彪 詹金星 李贵仁 钟伟群 陈旭贵 （电子工程系） 指导老师：宋 跃 胡升平 余炽业 黎山峰 林盛鑫 2006年2月15日 一、《虚拟与智能DDS任意信号发生器》设计思想 本系统采用虚拟与智能兼容方式，以单片机为控制中心和总线转换、FPGA为系统核心和数字载体，在虚拟方式时，由Delphi编程产生的可视化虚拟控制软件界面，在PC机控制下虚拟地实现任意信号发生器的功能。智能方式时采用单片机P89LV51RD2为CPU,在FPGA内建键盘扫描电路，借助C51语言编程通过触摸按键和液晶显示器JHD12232实现人机对话,智能地实现任意信号发生器的功能。信号发生器设计中采用直接数字频率合成法（DDS），借用FPGA中内部可重构RAM实现两个4K×10bit的波形存贮功能，相位累加器为32位，存贮器为10位，时钟频率为100MHz(±0.5ppm)。2个信号输出通道，能输出0.01Hz～10MHz的正弦波、三角波、矩形波、锯齿波、数码流以及FM、AM、ASK、FSK自定义波，其频率、幅度、初相、占空比（方波）、码元速率（数码流）调幅指数、调频系数均步进可调。 二、《虚拟与智能DDS任意信号发生器》设计特点及技术指标 本仪器是一台精密的任意函数信号发生器，具有输出函数信号、调频、调幅、FSK、ASK、猝发、可编程数码流、频率扫描、幅度扫描及任意波形等信号的功能。本仪器是电子工程师、电子实验室、生产线及教学、科研的理想测试设备。 “任意波形发生器”双通道输出，在与PC机相连时，设计出了具有自主知识产权的DELPHI仪器操作界面，用户通过界面用时域或频域输入方法产生任意波形，仪器核心具有柔性设计的特点，仪器功能可软件升级，仪器通过键盘和液晶实现智能工作方式，仪器的性价比高，可广泛应用于工程测试、科研、教学等领域。 1、波形特性 主波形：正弦波，方波，三角波，锯齿波，数码流，随机噪声 任意波形：计算机界面输入 波形幅度分辨率：10 bits 储存波形：正弦波，方波，三角波，锯齿波等4种波形 波形长度：2048点 波形幅度分辨率：10 bits 脉冲波占空系数：0 - 100%（频率≤100kHz）， 2、频率特性 频率范围：主波形： 100μHz - 10MHz 储存波形： 100μHz -100kHz 分辨率：100μHz 频率误差：≤±5×10-6 频率稳定度：优于±1×10-6 3、幅度特性 幅度范围（频率≤10MHz）：10mV - 18Vp-p（≤±1%+0.2mV (频率1KHz正弦波) 输出阻抗：50Ω 4、 载波信号：储存波形和任意波形（B通道波形），频率范围同主波形 调制方式：内调制 调制信号：储存波形和任意波形（A通道波形） 调制信号频率：100μHz - 1MHz 失真度：≤2% 调制深度：1% - 100% ASK：载波频率为任意设定，数码流、码元速率都可编程 5、调频特性 载波信号：储存波形和任意波形（B通道波形），频率范围同主波形 调制方式：内调制 调制信号：储存波形和任意波形（A通道波形） 调制信号频率：100μHz - 1MHz 频偏：最大频偏为载波频率的50% FSK：频率1和频率2任意设定，数码流、码元速率都可编程 6、频率扫描特性 信号波形：储存波形和任意波形 扫描范围：扫描起始点频率（100цHz ≤ F ≤ 10MHz） 扫描终止点频率（100цHz ≤ F ≤ 10MHz） 扫描步进：（100цHz ≤ F ≤ 10MHz） 步进时间：1ms - 20s 扫描方式：线性扫描，向上或向下或来回扫描 控制方式：自动 7、幅度扫描特性 信号波形：储存波形和任意波形 扫描范围：扫描起始点频率（10mV ≤V ≤ 10V）。 扫描终止点频率（10mVz ≤V ≤ 10V）。 扫描步进：（10 ≤V≤ 10V）。 步进时间：1ms - 20s 扫描方式：线性扫描，向上或向下或来回扫描 控制方式：自动 8、伪随机噪声： 随机码元移位速率可调 9、可编程数码流： 码元：32位可编程输入 波特率：1kbps—1000kbps 电平：10mV—10V 三、《虚拟与智能DDS任意信号发生器》系统设计 1.结构设计简介 本系统主要由FPGA、单片机、键盘、EPC2、FLASH、LCD、DA输出电路和计算机软件控制界面等组成。系统框图如下图2所示。 2.系统运行设计 系统