EDA设计实验课程设计-函数信号发生器　汇.doc

EDA设计实验 题　　目： 函数信号发生器　　 作　　者： 　XXXXX　 所在学院： 信息科学与工程学院 　　 专业年级： XXXXXX　 指导教师： XXXXXX 职　　称：　　　 讲师　　　　　　　 2011 年 12 月 11 日 函数信号发生器 摘要：函数信号发生器在生产实践和科技领域有着广泛的应用。本设计是采用了EDA技术设计的函数信号发生器。此函数信号发生器的实现是基于VHDL语言描述各个波形产生模块，然后在QuartusⅡ软件上实现波形的编译，仿真和下载到Cyclone芯片上。整个系统由波形产生模块和波形选择模块两个部分组成。最后经过QuartusⅡ软件仿真，证明此次设计可以输出正弦波、方波、三角波，锯齿波，阶梯波等规定波形，并能根据波形选择模块的设定来选择波形输出。 关键字：函数信号发生器；Cyclone；VHDL；QuartusⅡ 引言： 函数信号发生器即通常所说的信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信，雷达，测控，电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格要求的电信号设备是最普通、最基本也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都要用到波形发生器。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对函数信号信号发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波性，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度、及分辨率高等。本文基于EDA设计函数信号发生器，并产生稳定的正弦波、方波、锯齿波、三角波、阶梯波。 正文： 1、Quartus II软件简介 1）Quartus II软件介绍 Quartus II 是Alera公司推出的一款功能强大，兼容性最好的EDA工具软件。该软件界面友好、使用便捷、功能强大，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境，具有开放性、与结构无关、多平台完全集成化丰富的设计库、模块化工具、支持多种硬件描述语言及有多种高级编程语言接口等特点。 Quartus II是Altera公司推出的CPLD/FPGA开发工具，Quartus II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；芯片平面布局连线编辑；功能强大的逻辑综合工具；完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具；定时/时序分析与关键路径延时分析；可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析；支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件；使用组合编译方式可一次完成整体设计流程；自动定位编译错误；高效的期间编程与验证工具；可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件；能生成第三方EDA软件使用的VHDL网表文件和Verilog网表文件。 2）Quartus II软件设计流程 打开Quartus II软件。 选择路径。注意：工作目录名不能有中文。 添加设计文件。 选择FPGA器件。Family选择Cyclone，240，8。 建立原理图或用VHDL语言描述设计电路。 对原理图或用VHDL语言进行编译，无误后进行添加信号。 对上述电路进行仿真。 进行管脚分配。 全局编译。 采用JTAG或AS模式进行下载测试。 图1Quartus II软件运行界面 2、设计主要任务及要求： 波形选择：通过对拨码开关状态的设置选择不同的输出波形。 波形发生：通过软件实现各类波形的产生（数字量）。 波形清零：通过拨码开关状态的改变，输出直流波。 波形的观测：实现波形的数/模转换，便于直接在示波器上观察输出波形。 3、设计方案、原理、过程、调试 总体方案 本论文设计的函数信号发生器主要由波形选择部分，波形发生部分和输出部分组成，其硬件结构图如图1所。其中波形选择部分是数据选择器电路；波形发生部分包括递增斜波产生电路，递减斜波产生电路，三角波产生电路，斜梯波产生电路，正弦波产生电路和方波产生电路；输出部分是数/模转换电路。其中数/模转换模块是通过硬件实现的，其它都是依靠软件实现的。 根据实验箱的硬件资源，本次设计选用ALTERA公司MAX7000S系列的EPM7128SLC84－15作为主控芯片。它是一种基于乘积项结构的复杂可编程逻辑器件，它的基本逻辑单元是由一些与、或阵列加上触发器构成，其中与或阵列完成组合逻辑功