1、摘要多功能信號(hào)發(fā)生器是信號(hào)發(fā)生器中的一種，廣泛應(yīng)用于電子測量、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動(dòng)分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等多方面，是工程師進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的必備儀器之一。它的主要功能是為待測設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠并可以人工調(diào)節(jié)和控制的信號(hào)源。本文采用由美國學(xué)者J.TierncyC.M.Rader 和B.Gold1971年提出來的直接數(shù)字頻率合成（DDS ）方法，在CPLD 可編程邏輯器件利用VHDL 編寫波形發(fā)生程序，實(shí)現(xiàn)多功能信號(hào)發(fā)生器。本課題設(shè)計(jì)的多功能信號(hào)發(fā)生器利用CPLD 可在線編程的特點(diǎn)、DDS 的原理，可以實(shí)現(xiàn)多種頻率、相位的方波、正弦波、三角波、鋸齒波，甚至任意波形。在輸出端

2、接入可編程運(yùn)放后，還能實(shí)現(xiàn)多種幅值的波形。關(guān)鍵詞：多功能信號(hào)發(fā)生器 DDS 可編程邏輯器件 VHDL 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)AbstractThe multi-function signal take place the machine to is in the signaloccurrence machine a kind of, being apply in the electronics to measureextensively, the electric power engineering, the thing mineral 勘 explore, medical treatment, vib

3、ration analysis, the voice learns analysis, breaks down to examine a patient and the teaching research etc. is various, is one of the essential instruments that the engineer carries on the product development and produce.Its main function is for treat to measure the equipments to provide the stabili

4、ty, the credibility is also can with the signal of artificial regulate and control source.The direct numerical frequency that this literary grace use to be put forward by the American scholar J.TierncyC.M.Rader and B.Gold1971 year synthesize( DDS the method, making use of the VHDL plait to write a f

5、orm occurrence procedure in the CPLD programmable logic machine piece, carrying out the multi-function signal occurrence machine.Multi-function signal the occurrence machine of this topic design make use ofCPLD can on-line plait distance of principle of characteristics, DDS, can carry out various fr

6、equencies, mutually the square wave, sine wave, triangle wave, the teeth of a saw wave of, even arbitrarily a form.After exportation carry connect to go into the programmable luck to put, can still carry out a form for be worth of various.Keywords :Multi-functional signal generator DDS CPLD VHDL The

7、 design of digital system目錄第一章： 緒論 4 §1. 1 設(shè)計(jì)要求4 §1.2信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展歷史 4 §1. 3我國信號(hào)發(fā)生器市場現(xiàn)狀5第二章：多功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 6§2.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想6§2.2信號(hào)發(fā)生器的構(gòu)成7 §2. 3波形發(fā)生設(shè)計(jì) 8 §2.1. 1方波的發(fā)生8 §2.1. 2鋸齒波的發(fā)生 8 §2.1. 3三角波的產(chǎn)生 9 §2.1. 4正弦波的產(chǎn)生 9 §2. 1. 5各種波之間的切換 10 §2. 4信號(hào)仿真波形 11 

8、7;2.5數(shù)字信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換 12第三章：結(jié)論 14 §3.1多功能信號(hào)發(fā)生器的功能 14 §3.2多功能信號(hào)發(fā)生器的改進(jìn)思想 14第四章：謝辭 15第五章：參考文獻(xiàn) 16第一章 緒論測量儀器從宏觀上可分為兩大類，即激勵(lì)和檢測，其中激勵(lì)儀器主要是各類信號(hào)發(fā)生器。多功能信號(hào)發(fā)生器是信號(hào)發(fā)生器中的一種，廣泛應(yīng)用于電子測量、電力工程、物礦勘探、醫(yī)療、振動(dòng)分析、聲學(xué)分析、故障診斷及教學(xué)科研等多方面，是工程師進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的必備儀器之一。它的主要功能是為待測設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠并可以人工調(diào)節(jié)和控制的信號(hào)源，如正弦波、方波、三角波、鋸齒波、白噪聲和掃頻信號(hào)以及用戶定義的任意波形。&#

9、167;1.1設(shè)計(jì)要求要求用CPLD 器件實(shí)現(xiàn)多功能發(fā)生器，可以輸出四種波形，分別是方波、鋸齒波、三角波和正弦波。VHDL 即超高速集成電路硬件描述語言，主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的行為、結(jié)構(gòu)、功能和接口。用VHDL 語言編寫波形發(fā)生程序。§1.2信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展歷史作為工業(yè)產(chǎn)品特別是電力、電子產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)領(lǐng)域中最重要的測試設(shè)備之一，信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展歷史可以追溯到上世紀(jì)40年代。1943年惠普為海軍研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了第一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器，從而使得人們在測試設(shè)備時(shí)可以利用可控的信號(hào)源進(jìn)行比較完善和安全的測試和測量。在隨后的二十年間，信號(hào)發(fā)生器一直隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，幾乎成為這

10、些技術(shù)發(fā)展的一個(gè)縮影。從技術(shù)上看，信號(hào)發(fā)生器經(jīng)歷了由模擬信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字式信號(hào)發(fā)生器到虛擬信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展過程。從四十到六十年代，信號(hào)發(fā)生器都是完全用以電子管工藝為基礎(chǔ)的模擬電路搭建的，往往調(diào)節(jié)范圍受到限制，因而劃分為音頻、高頻、超高頻、射頻和微波等信號(hào)發(fā)生器，其信號(hào)的精度和可控性都不好，而且可產(chǎn)生的信號(hào)的種類很少，對于較復(fù)雜的信號(hào)，其電路都非常復(fù)雜，造成體積龐大，不易移動(dòng)。六七十年代，隨著晶體管工藝的出現(xiàn)、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，數(shù)字電路在信號(hào)發(fā)生器中得到廣泛的應(yīng)用，從而大大提高了信號(hào)發(fā)生器的精度，減少了電路本身產(chǎn)生的造神，體積也大為縮小。八十年代開始，計(jì)算機(jī)已經(jīng)在工業(yè)生活中逐漸占據(jù)

11、了重要的位置，信號(hào)發(fā)生器也開始從純粹的由分立元件搭建改為以微處理器為核心的集成系統(tǒng)，這時(shí)候的新號(hào)發(fā)生器已經(jīng)發(fā)生重大的變化，比如說，它所能產(chǎn)生信號(hào)的種類大大增加；通用性得到很大的提高；任意波信號(hào)可以通過人工設(shè)定在同一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器中產(chǎn)生；頻寬也大大地增加了；過去的多種類的新號(hào)發(fā)生器也簡單地劃分為低頻和高頻兩種，低頻信號(hào)的頻寬從050MHZ ，高頻則可達(dá)到20GHZ 以上，但它仍存在人機(jī)界面不友好，軟硬件升級維護(hù)困難等缺點(diǎn)。九十年代以后虛擬一起進(jìn)入了人們的視野。這種完全以計(jì)算機(jī)軟件為核心，輔以相應(yīng)的硬件設(shè)備的測試系統(tǒng)代表了未來測試儀器的發(fā)展方向。人們可以在友好的人機(jī)見面環(huán)境中輕松地進(jìn)行各種復(fù)雜的操作

12、，信號(hào)發(fā)生器也從一個(gè)完全獨(dú)立的測試設(shè)備，而成為整個(gè)虛擬儀器系統(tǒng)中一個(gè)必不可少的子模塊。信號(hào)發(fā)生器中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是信號(hào)頻率的變動(dòng)控制。早期的信號(hào)發(fā)生器大都借助電阻電容，電感電容、諧振腔、同軸線作為振蕩回路產(chǎn)生正弦或其他函數(shù)波形，頻率的變動(dòng)由機(jī)械驅(qū)動(dòng)可變元件（如電容器或諧振腔）來完成，其缺點(diǎn)是顯而易見的，那就是頻率不穩(wěn)，噪聲大，頻率的改變控制不容易，這就催生了鎖相頻率合成器（Phase Locked Frequency Synthesize。這是一次技術(shù)上的飛躍，它基于鎖相環(huán)路原理，從一個(gè)高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定度的參考晶體振蕩器中綜合處大量離散頻率，集成度高，可靠性好且價(jià)格低廉，直到現(xiàn)在鎖相頻率合成仍

13、然是工程應(yīng)用中最為普遍的技術(shù)。而直接數(shù)字頻率合成（Direct Digital Frequency Synthesize，DDFS ）則是近幾年來最新發(fā)展的技術(shù)，它完全擺脫間接數(shù)字合成的乘法/除法電路，直接在基準(zhǔn)時(shí)鐘的準(zhǔn)確相位控制下獲得合成頻率輸出，其頻率控制模塊中的相位累加器由寄存器和加法器組成，相位信息存儲(chǔ)在波形存儲(chǔ)器內(nèi)，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出最低合成頻率，隨著頻率控制輸入的增長，輸出合成頻率亦增加。相位累加器的寬度增加時(shí)，輸出合成頻率的準(zhǔn)確度相應(yīng)增加。DDFS 頻率變換速度主要取決于累加器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的開關(guān)時(shí)間，顯然要比模擬電路快得多，因此廣泛采用DDFS 技術(shù)是必然的發(fā)展趨勢。§

14、1.3我國信號(hào)發(fā)生器市場現(xiàn)狀目前我國經(jīng)濟(jì)開始進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展將加快企業(yè)的技術(shù)改造步伐，各行業(yè)特別是電子、通信行業(yè)對先進(jìn)任意波的需求更加強(qiáng)勁。據(jù)最新電子商情報(bào)道，從1998年開始，由于國家采取了擴(kuò)大內(nèi)需發(fā)展經(jīng)濟(jì)的決策，擴(kuò)大了國產(chǎn)任意波發(fā)生的市場，銷量增長都在30%左右。但我國的任意波發(fā)生器市場大部分被國外產(chǎn)品所占領(lǐng)，國內(nèi)產(chǎn)品市場占有率很低。目前，Anritsu 、Agilent 、Advantest 、R/S、TEKTRONIX 、NI 幾家著名儀器公司都在生產(chǎn)各類任意波信號(hào)發(fā)生器，如Agilent 公司生產(chǎn)的HP33120A 函數(shù)/任意波發(fā)生器、Advantest 公司生產(chǎn)

15、的33120A 函數(shù)/任意波發(fā)生器。Agilent 的信號(hào)發(fā)生器一直是業(yè)界公認(rèn)的高水平儀器，而且種類和型號(hào)最多，產(chǎn)品功能全、技術(shù)含量高。近幾年Anritsu 、Agilent 、Advantest 、R/S，NI 等外國公司在我國的銷售額逐年大幅度上升，Agilent 公司在中國銷售的任意波信號(hào)發(fā)生器已極大地超過國內(nèi)產(chǎn)品。我國的儀器技術(shù)水平在發(fā)展中國家處于領(lǐng)先地位，且價(jià)格便宜。境外有的銷售商已把目標(biāo)轉(zhuǎn)向國內(nèi)的產(chǎn)品，出口到北美、歐洲、東南亞的任意波發(fā)生器逐年增加，所以擴(kuò)大外銷產(chǎn)品是擴(kuò)大國產(chǎn)任意波市場的一條重要出路。總之，努力開發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)任意波信號(hào)發(fā)生器已成為我國儀器行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

16、只有這樣美國產(chǎn)任意波信號(hào)發(fā)生器才能在競爭激烈的國內(nèi)儀器市場中占有一席之地。第二章 多功能信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)§2.1設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想用大規(guī)模CPLD 設(shè)計(jì)多功能信號(hào)發(fā)生器，要求能夠輸出方波、鋸齒波、三角波、正弦波。具體是用VHDL 硬件描述語言編寫多功能信號(hào)發(fā)生器程序，經(jīng)過編譯、仿真，再下載到CPLD 器件上，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出各類波形。1CPLD （COMPLEX Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件）屬于最具有代表性的IC 芯片之一。CPLD 基本上是由多個(gè)SPLD （SIMPLE PLD）在單片上的集成，集成度高，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的電路或系統(tǒng)。CPLD

17、的優(yōu)點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，可以較好地預(yù)測定時(shí)（延時(shí)）時(shí)間。CPLD 的市場增長極快，已廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。CPLD 是大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD ）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM ）和計(jì)算機(jī)輔助測試（CAT ）相結(jié)合的一種產(chǎn)物，是數(shù)字邏輯電路向著超高集成度、超低功耗、超小型封裝和專用化方向發(fā)展并采用“陣列邏輯”技術(shù)生產(chǎn)的器件。在CPLD 上，工程師能根據(jù)自己的要求來實(shí)現(xiàn)所需要的邏輯功能。通常利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，用原理圖、布爾方程、狀態(tài)機(jī)、HDL 等方法來表示設(shè)計(jì)思想，經(jīng)編譯或轉(zhuǎn)換后形成jedec 文件或目標(biāo)機(jī)器能接受的文件格式，通過編程器和下載線，下載到目標(biāo)器件中。這就將CPL

18、D 設(shè)計(jì)成了符合用戶要求的ASIC 了。CPLD 已廣泛用于通信、電子、自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域，它們在單一芯片上實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理和I/O等功能，或者說在單一芯片上集成了數(shù)字電路，模擬電路信號(hào)采集和轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器、MPU 、MCU 、DSP 、MPEG 等，實(shí)現(xiàn)了過去一個(gè)需要多片集成電路才能完成的功能，集成讀高，速度快，功耗小，可靠性高等特點(diǎn)。CPLD 器件正在向在系統(tǒng)可編程（IN SYSTEM PROGRAMMMABLEISP ）方向發(fā)展，即CPL 的器件不僅具有可編程和可再編程的能力，而且只要把PLD 器件插在系統(tǒng)內(nèi)或電路板上，就能編程，不需要使用額外的編程器，使系統(tǒng)內(nèi)的硬件功能可

19、以像軟件一樣地被編程配置，從而可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行靈活方便的更改和開發(fā)。這種成為“軟”硬件的全新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念，為數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和許多復(fù)雜的信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)提供新的思路和方法，使電子系統(tǒng)具有極強(qiáng)的靈活性和多功能的適應(yīng)性。2VHDL （Very High Speed Integrated Circuit(VHSICHardware Description Language作為IEEE 標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的硬件描述語言，隨著各種EDA 工具和集成電路廠商的普遍認(rèn)同和推廣，目前正在全球范圍內(nèi)先進(jìn)國家的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。在硬件電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具已經(jīng)被廣大電子工程師所接受，它必將取代人工設(shè)計(jì)

20、方法，成為主要的設(shè)計(jì)手段。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的重要特征就是要求采用形式化語言來描述硬件電子電路的功能，即使用硬件描述語言來描述硬件電子電路。目前，作為硬件描述語言之一的VHDL 已經(jīng)成為各家EDA 工具和集成電路廠商所普遍認(rèn)同和共同推廣的標(biāo)準(zhǔn)化硬件描述語言。掌握VHDL 語言，學(xué)會(huì)用VHDL 語言設(shè)計(jì)硬件電子電路，是每個(gè)電子工程師所必須掌握的一項(xiàng)基本技能。3MAX+PLUS2是Altera 公司開發(fā)的一個(gè)軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)。本文重點(diǎn)要探討的是用VHDL 來設(shè)計(jì)數(shù)字電路。在Altera 公司的MAX+PLUS2設(shè)計(jì)軟件上用VHDL 設(shè)計(jì)了波形發(fā)生器，成功地進(jìn)行了波形仿真，并下載到實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行了驗(yàn)證。MAX

21、+PLUS2是在WINDOWS 環(huán)境下開發(fā)的可編程邏輯設(shè)計(jì)平臺(tái)。該平臺(tái)將數(shù)字電路設(shè)計(jì)集成在一個(gè)環(huán)境內(nèi)，它支持Altera 公司各種可編程器件，允許多種輸入方式邏輯設(shè)計(jì)文件。經(jīng)過系統(tǒng)編輯器的編譯、綜合等操作，可對設(shè)計(jì)進(jìn)行功能模擬，對數(shù)字電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)同步模擬分析、延時(shí)時(shí)間分析、編譯，最后將編譯好的電路分配到一個(gè)或多個(gè)器件中。MAX+PLUS2軟件進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)的過程主要有四個(gè)階段：設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)處理、設(shè)計(jì)校驗(yàn)、和器件編程。本設(shè)計(jì)運(yùn)用Altera 公司的F10K10下載板系列中的芯片（EPF10K10LC84-3：密度10000門；封裝PLCC84；頻率高于150MHZ ；I/O口55個(gè)）。4隨著電

22、子技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法發(fā)生了大的變化，由上述可知基于EDA 技術(shù)的芯片設(shè)計(jì)成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流。大規(guī)模可編程邏輯器件CPLD 和FPGA 是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的兩類可變成專用集成電路（ASIC ），電子設(shè)計(jì)工程師利用它可以在辦公室和實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)出所需的專用集成電路，從而大大縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間，降低了開發(fā)成本。此外，它還具有靜態(tài)可重復(fù)編程和動(dòng)態(tài)在系統(tǒng)重構(gòu)的特性，使得硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來修改，這樣就極大地提高了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和通用性。因此掌握可編程邏輯器件的應(yīng)用在電子設(shè)計(jì)中具有置關(guān)重要的意義。§2.2信號(hào)發(fā)生器的構(gòu)成本設(shè)計(jì)利用VHDL 硬件描述語言對

23、信號(hào)發(fā)生器的電路進(jìn)行硬件描述，把描述的整個(gè)電路通過動(dòng)態(tài)配置寫進(jìn)CPLD 芯片。CPLD 芯片輸出的波形是數(shù)字信號(hào)，要在示波器上觀察其波形輸出是否正確，就必須是模擬信號(hào)，所以還必須利用數(shù)模準(zhǔn)換芯片把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。如圖所示，信號(hào)發(fā)生器是由五部分組成。分別是：控制部分、數(shù)模轉(zhuǎn)換部分、時(shí)鐘輸入、鍵控輸入。控制部分由CPLD 器件完成，它是信號(hào)發(fā)生器的主要部分，所有的數(shù)字波形信號(hào)都是從這里輸出。控制部分輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過D/A芯片TLC7528轉(zhuǎn)換后得到模擬信號(hào)。這時(shí)輸出的是電流信號(hào)，必須經(jīng)過一級運(yùn)放后得到電壓信號(hào)。鍵控輸入部分主要是波形的選擇。 圖2-1多功能信號(hào)發(fā)生器電路框圖§2

24、.3波形發(fā)生設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)了四種波形，分別是方波、鋸齒波、三角波和正弦波。信號(hào)發(fā)生采用直接數(shù)字頻率合成方法（DDS ）。直接數(shù)字頻率合成（DDS ）是指從相位概念出發(fā)直接合成所需波形。它是由美國學(xué)者J.TierncyC.M.Rader 和B.Gold1971年提出來的，并隨著技術(shù)和器件水平的提高, 得到了飛速的發(fā)展。它以有別于其它頻率合成方法的優(yōu)越性能和特點(diǎn)成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者:(1它具有非常快的頻率切換速度。目前,DDS 的調(diào)諧時(shí)間一般在ns 級, 比使用其它的頻率合成方法都要短數(shù)個(gè)數(shù)量級;(2它其有極高的頻率分辨率。大多數(shù)DDS 的分辨率在HZ 、mHZ 至HZ 的數(shù)量級;(

25、3它具有優(yōu)良的低相位噪聲和低漂移性能。DDS 系統(tǒng)中合成信號(hào)的頻率穩(wěn)定度直接由參考源的頻率穩(wěn)定度決定, 而在大多數(shù)DDS 系統(tǒng)應(yīng)用中, 一般由固定的晶振來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率, 所以其相位噪聲和漂移特性是極為優(yōu)異的。另處,DDS 還具有一系列如：連續(xù)的相位變化、在極寬的頻帶范圍內(nèi)輸出幅度平坦的信號(hào)和易于集成、易于調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。DDS技術(shù)是一種把一系列數(shù)字量形式的信號(hào)通過DAC 轉(zhuǎn)換成模擬量形式的信號(hào)的合成技術(shù)。文中DDS 的數(shù)字合成正弦波的基本工作原理就是將一個(gè)正弦波信號(hào)分為512個(gè)點(diǎn), 按一定的速率依次周期性輸出每一點(diǎn)的正弦波幅值對應(yīng)的數(shù)據(jù), 將該數(shù)據(jù)通過高速D/A轉(zhuǎn)換后以得到一個(gè)周期的正弦波信號(hào),

26、并通過改變每一點(diǎn)正弦波幅值數(shù)據(jù)輸出的速率來改變正弦波信號(hào)源的頻率。§2.1.1方波的發(fā)生方波是在數(shù)字信號(hào)中比較容易得到的一種波形, 由于它只有兩個(gè)值無論是使用什么方法都是比較易形成的。在本程序中我們只需要注意各種波形的交叉就可以了。方波的程序如下：process(clk,y,qbeginif(clk'event and clk='1' thenq<=q+1;l<=l+1;if y='1' thenif q<32 thend1<=0;elsed1<=255;end if;end if;end if;end proce

27、ss;§2.1.2鋸齒波的產(chǎn)生鋸齒波的波形如圖所示： 圖2-2鋸齒波波形鋸齒波波形數(shù)據(jù)可以由256個(gè)點(diǎn)構(gòu)成，對周期內(nèi)的256個(gè)點(diǎn)按線性關(guān)系賦值就可以得到鋸齒波的波形數(shù)據(jù)。具體程序如下：process(clk,a,d2beginif(clk'event and clk='1' thenif a<='1' thenif d2<255 then d2<=d2+1;else d2<=0;end if;end if;end if;end process;§2.1.3三角波的產(chǎn)生根據(jù)三角波的圖形特點(diǎn)，同樣可以把波形周期分成

28、512個(gè)點(diǎn)，對每個(gè)點(diǎn)按線性賦值就可以了。程序如下：process(clkbeginif(clk'event and clk='1' thenif x<='1' thenif l<256 thenq1<=l;elseq1<=q1-1;end if;end if;end if;end process;§2.1.4正弦波的產(chǎn)生本部分主要是通過制造一個(gè)正弦波的波形表通過對表格的循環(huán)采樣來實(shí)現(xiàn)正弦波的產(chǎn)生。其中表格是通過計(jì)算得來的。首先將一個(gè)周期中的波形分為若干點(diǎn)例如50個(gè)點(diǎn)則將這50個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的電壓計(jì)算出來在與標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，

29、然后進(jìn)行模數(shù)換算使其變成數(shù)字量然后進(jìn)行賦值。事實(shí)上CPLD 只是對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制因而要變?yōu)槟M量就需要進(jìn)行數(shù)模變換。正弦波的數(shù)字信號(hào)程序如下：process(qbeginif z='1' thencase q iswhen 00 => d<=255;when 01 => d<=254;when 02 => d<=252;when 03 => d<=249;when 04 => d<=245;when 05 => d<=239;when 06 => d<=233;when 07 => d&

30、lt;=225;when 08 => d<=217;when 09 => d<=207;when 10 => d<=197;when 11 => d<=186;when 12 => d<=137;when 13 => d<=162;when 14=> d <=150;when 15=> d <=137;when 16=> d <=124;when 17=> d <=112;when 18=> d <=99;when 19=> d <=87;when 2

31、0=> d <=75;when 21=> d <=64;when 22=> d <=53;when 23=> d <=43;when 24=> d <=34;when 25=> d <=26;when 26=> d <=19;when 27=> d <=13;when 28=> d <=8;when 29=> d <=4;when 30=> d <=1;when 31=> d <=0;when 32=> d <=0;when 33=>

32、 d <=1;when 34=> d <=4;when 35=> d <=8;when 36=> d <=13;when 37=> d <=19;when 38=> d <=26;when 39=> d <=34;when 40=> d <=43;when 41=> d <=53;when 42=> d <=64;when 43=> d <=75;when 44=> d <=87;when 45=> d <=99;when 46=> d &

33、lt;=112;when 47=> d <=124;when 48=> d <=137;when 49=> d <=150;when 50=> d <=162;when 51=> d <=174;when 52=> d <=186;when 53=> d <=197;when 54=> d <=207;when 55=> d <=217;when 56=> d <=225;when 57=> d <=233;when 58=> d <=239;when

34、 59=> d <=245;when 60=> d <=249;when 61=> d <=252;when 62=> d <=254;when 63=> d <=255;when others=>null;end case;dd<=d;§2.1.5各種波之間的切換本程序中的各種波形之間是有優(yōu)先之分的。在本程序中信號(hào)x,y,z,a 分別用來控制三角波、方波、正弦波、鋸齒波的發(fā)生。他們之間的優(yōu)先級的順序是正弦波高于方波高于三角波。這樣一來就避免了波形之間的沖突有利于控制波形的發(fā)生。各種波形的發(fā)生都是1有效, 0無效

35、。即當(dāng)z=1時(shí)產(chǎn)生正弦波z=0同時(shí)y=1時(shí)產(chǎn)生方波。z=0y=0a=0同時(shí)x=1時(shí)產(chǎn)生三角波。z=0x=0y=0同時(shí)a=1時(shí)產(chǎn)生鋸齒波。§2.4信號(hào)仿真波形程序用ALTERA 公司的MAX+plus軟件編譯，并進(jìn)行仿真，仿真波形如下： 圖2-3方波仿真波形 圖2-4鋸齒波仿真波形 圖2-5三角波仿真波形 圖2-6正弦波仿真波形§2.5數(shù)字信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換程序下載到CPLD 器件EPF10K10LC84-3后，就能產(chǎn)生數(shù)字波形信號(hào)，產(chǎn)生的數(shù)字波形信號(hào)，需經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后才能得到模擬信號(hào)，才能用示波器測到信號(hào)。這里用到的是TLC7528C 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。TLC7528C是雙路、8位

36、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，它們設(shè)計(jì)成具有單獨(dú)的片內(nèi)數(shù)據(jù)鎖存器，其特點(diǎn)包括非常緊密的DAC 至DAC （DAC-to-DAC ）一致性。數(shù)據(jù)通過公共8位數(shù)入口傳送至兩個(gè)DAC 數(shù)據(jù)鎖存器的任一個(gè)。控制輸入端DACA/DACB決定哪一個(gè)DAC 被裝載。這些器件的裝載周期與隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的寫周期類似，能方便地與大多數(shù)通用微處理器總線和輸出端口相借口。分段高階位可以使最高有效位變化期間內(nèi)的閃變?yōu)樽钚。撟兓陂g內(nèi)的閃變脈沖通常是最強(qiáng)的。這些器件用5V 至15V 的電源工作，功耗小于15mW(典型值 。2或4象限乘法功能使這些器件成為許多微處理器控制的增益設(shè)置和信號(hào)控制應(yīng)用的良好選擇。它可工作于電壓方式，此方式

37、產(chǎn)生電壓輸出而不是電流輸出。TLC7528C的特點(diǎn)：易于與微處理器接口，片內(nèi)數(shù)據(jù)鎖存，在每個(gè)A/D轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)具有單調(diào)性，可適合于包括與TMS320接口的數(shù)字信號(hào)處理（DSP ）應(yīng)用的快速控制信號(hào)。 TLC7528的引腳如下圖所示： AGND OUTA RFBA REFA DGND （MSB ）DB7DB6 DB5 DB4OUTB RFBB VDD WR CSDB0（LSB ） DB1 DB2 DB3 DB4圖2-7圖2-7 TLC7528引腳圖信號(hào)經(jīng)TLC7528數(shù)模轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)運(yùn)放進(jìn)行信號(hào)的放大，就可以用示波器觀察其波形。 CPLD 器件EPF10K10LC84-3和數(shù)模轉(zhuǎn)換器件TLC7528的引腳接線如下圖所示： 圖2-8 CPLD與數(shù)模轉(zhuǎn)換TLC7528的連接其中EPF10K10LC8