dds波形信号发生器研制cpld设计软硬件部分
（ 在日常电子电路设计中，经常用到各种波形的信号源。本设计基于AT89C51单片机设计的一款低频信号发生器。该低频信号发生器可以产生锯齿波、三角波、正弦波、方波等常用波形，并可以方便地改变各种波形的周期或频率，具有线路简单、结构紧凑、成本低、性能优越、操作方便等优点。本文首先阐述了该课题的相关背景和意义以及CPLD的相关介绍，然后对VHDL语言以及Quartus II 的相关介绍，并在此基础上介绍了DDS的原理以及整体设计方案以CPLD为控制中心利用其自带资源，将输入的值进行处理得到频率控制字，再经由正弦 ROM 表等 DDS 模块产生正弦波、方波和三角波。关键词 CPLD，VHDL，DDS波形发生器
目 录
1引言（或绪论） 1
1.1课题背景及意义 1
1.2 CPLD简介 3
1.3课题研究内容及章节安排 6
2 DDS 技术的基本原理及特点分析 6
2.1 DDS工作原理 6
2.2 DDS基本结构 6
2.3 DDS参数计算8
2.4 DDS 技术特点 8
2.5本章小结 9
3 DDS信号发生器系统设计方案 9
3.1系统总体结构 9
3.2外围电路 10
3.3 DDS模块以及其它功能模块的设计 11
3.4 本章小结 19
4系统软件仿真及总体调试 20
4.1 Quartus II 开发流程 20
4.2各模块仿真波形 21
4.3信号发生器总体调试 24
结论 28
致谢 29
参考文献30
电路原理图 32
附录 33
1 引言（或绪论）
1．1 课题背景及意义
1.1.1 课题研究背景
波形发生器，也常常被人们称作为函数发生器，作为一个常在实验用的信号发生器，现在是各种实验科学设计应用中不可缺少的设备之一[1]。目前，我们市场上经常 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
能够看到贩卖的波形发生器是大多数是由纯硬件组成的，并且它们的品种和波形的产出都是相对有限的。
信号发生器是一种在市场上贩卖常见的电子仪器，在以前技术上全部可以由纯硬件电路来连接，如采用多测试信号发生器的波形产出数据都是非常完美的，而且不需要单片机系统与它一同共同调试。但是这种电路有着许多难以令人忽视的缺点，例如波形质量不令满意、实际控制麻烦、可以调整的范围很小、电子线路复杂、实物占地大。在科学研究和社会生产实践中，低频信号源经常应用在教学系统、科学系统和生产测试等多个领域中。而且由纯硬件电路搭建的低频信号发生器在性能上也是令人不满意,由于低频信号发生器RC源一般会变得很大。高电阻,高电容是实际生产制造上也有着一些令人难以忽视的困难,并且这种信号发生器获得的数据的准确性也很难让人能够保证。漏电,能源消耗高也是在实际运用中难以忽视的缺点。一旦在实际生活操作中对实物的技术需求增加，那么这就会造成实际需要的电子电路的复杂性也会随之大大增加。
现在信息科学社会处在一个高度智能化和快速发展的时代，科学技术的发展能够给人们的生活以前难以想象的改变。
在如今的电子科学技术领域中，单片机的使用和发挥变得越来越严密详细。这就会无法避免的使以前老旧的控制手段和检查方式的改变。目前在市场上贩卖的由单片机为主体的电子仪器仪表具有高稳定性、高性能、高度实用的优点[2]。它在教学系统和科学系统以及智能装配等领域被大量使用。
由于以上情况介绍的原因，单片机技术的发展水平和使用水平正在慢慢变成衡量国家科学发展水平的重要衡量标准之一。
1.1.2 课题研究意义
波形发生器在现代电子科学技术系统给人们的日常生活带来的影响是非常显著的，并且能够在许多生活场合中得到了人们的大规模使用[3]。如今，电子科学技术的应用在人们的日常生活中变得越来越关键，它们与人们的联系也变得十分紧密，并且在各个实际操作领域中对频率控制器的要求也变得特别详细具体，对数据转换速率快慢、实际设备工作产生的噪声大小，实物的大小和能源消耗高低这一系列硬性指标都提出了一些严格不可忽视的要求。
直接频率合成也被人们称为DDS有产生的数据适用性范围广泛而且产生相位波形不间断、数据稳定度高、数据分辨率很高、数据转换徐律快、设备产生的噪声低、实物全数字化的电子结构便于集成，相对带宽很大等特点，因此它在越来越多的生活领域中受到人们更多的重视和使用。
正因为单片机系统有着和其他同款电子电路器件与之不同的自身独有的结构。所以在一部分的社会生产领域中，它担当这了一些的大中型计算机和普通计算机都无法完成的任务，因此它具有许多令人满意的特征和优点，所以它能够在各个生产实践领域中得到一些肉眼可见的发展。
单片机的优点有如下几个
有优秀的性能价格比
在单片机中一般会安装存在着一些在生产实践中可能会使用到的存储器，在关键芯片中也会集成I / O接口的各种各式的使用技术,所以它的性能可以说是很高的,但是价格却是低廉，可以让很多人接受的,所以单片机性能价格比很高[4]。
集成度高、体积小、稳定性高
单片机将各种功能部件都安装一个小小芯片中，因此它的集成电路可以说是很高的，而且它们都是由一些大规模集成电子电路或超大规模集成电子电路组成的。在单片机内部，利用总线结构来减少个个芯片之间的直接连接，从而大大提高单片机系统的正确性和抗干扰能力。与此同时，单片机所拥有的小尺寸，即使是在强磁场环境工作，也容易采用保护工作，来保护在实际操作中的单片机，以来适合在不利的环境中工作。
控制功能强
单片机的体积虽然不大，但生产过程中所需要的功能全部具有，所有单片机非常适合与常规器件不同的控制用途。为了实现实际生产工业的需求，综合MCU的指令系统具有极其完整的的传输控制指令、I / O端口的逻辑操作控制指令。单片机的逻辑控制能力和运算速率也高于同一等级的微型计算机。
低电压、低功耗
目 录
1引言（或绪论） 1
1.1课题背景及意义 1
1.2 CPLD简介 3
1.3课题研究内容及章节安排 6
2 DDS 技术的基本原理及特点分析 6
2.1 DDS工作原理 6
2.2 DDS基本结构 6
2.3 DDS参数计算8
2.4 DDS 技术特点 8
2.5本章小结 9
3 DDS信号发生器系统设计方案 9
3.1系统总体结构 9
3.2外围电路 10
3.3 DDS模块以及其它功能模块的设计 11
3.4 本章小结 19
4系统软件仿真及总体调试 20
4.1 Quartus II 开发流程 20
4.2各模块仿真波形 21
4.3信号发生器总体调试 24
结论 28
致谢 29
参考文献30
电路原理图 32
附录 33
1 引言（或绪论）
1．1 课题背景及意义
1.1.1 课题研究背景
波形发生器，也常常被人们称作为函数发生器，作为一个常在实验用的信号发生器，现在是各种实验科学设计应用中不可缺少的设备之一[1]。目前，我们市场上经常 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
能够看到贩卖的波形发生器是大多数是由纯硬件组成的，并且它们的品种和波形的产出都是相对有限的。
信号发生器是一种在市场上贩卖常见的电子仪器，在以前技术上全部可以由纯硬件电路来连接，如采用多测试信号发生器的波形产出数据都是非常完美的，而且不需要单片机系统与它一同共同调试。但是这种电路有着许多难以令人忽视的缺点，例如波形质量不令满意、实际控制麻烦、可以调整的范围很小、电子线路复杂、实物占地大。在科学研究和社会生产实践中，低频信号源经常应用在教学系统、科学系统和生产测试等多个领域中。而且由纯硬件电路搭建的低频信号发生器在性能上也是令人不满意,由于低频信号发生器RC源一般会变得很大。高电阻,高电容是实际生产制造上也有着一些令人难以忽视的困难,并且这种信号发生器获得的数据的准确性也很难让人能够保证。漏电,能源消耗高也是在实际运用中难以忽视的缺点。一旦在实际生活操作中对实物的技术需求增加，那么这就会造成实际需要的电子电路的复杂性也会随之大大增加。
现在信息科学社会处在一个高度智能化和快速发展的时代，科学技术的发展能够给人们的生活以前难以想象的改变。
在如今的电子科学技术领域中，单片机的使用和发挥变得越来越严密详细。这就会无法避免的使以前老旧的控制手段和检查方式的改变。目前在市场上贩卖的由单片机为主体的电子仪器仪表具有高稳定性、高性能、高度实用的优点[2]。它在教学系统和科学系统以及智能装配等领域被大量使用。
由于以上情况介绍的原因，单片机技术的发展水平和使用水平正在慢慢变成衡量国家科学发展水平的重要衡量标准之一。
1.1.2 课题研究意义
波形发生器在现代电子科学技术系统给人们的日常生活带来的影响是非常显著的，并且能够在许多生活场合中得到了人们的大规模使用[3]。如今，电子科学技术的应用在人们的日常生活中变得越来越关键，它们与人们的联系也变得十分紧密，并且在各个实际操作领域中对频率控制器的要求也变得特别详细具体，对数据转换速率快慢、实际设备工作产生的噪声大小，实物的大小和能源消耗高低这一系列硬性指标都提出了一些严格不可忽视的要求。
直接频率合成也被人们称为DDS有产生的数据适用性范围广泛而且产生相位波形不间断、数据稳定度高、数据分辨率很高、数据转换徐律快、设备产生的噪声低、实物全数字化的电子结构便于集成，相对带宽很大等特点，因此它在越来越多的生活领域中受到人们更多的重视和使用。
正因为单片机系统有着和其他同款电子电路器件与之不同的自身独有的结构。所以在一部分的社会生产领域中，它担当这了一些的大中型计算机和普通计算机都无法完成的任务，因此它具有许多令人满意的特征和优点，所以它能够在各个生产实践领域中得到一些肉眼可见的发展。
单片机的优点有如下几个
有优秀的性能价格比
在单片机中一般会安装存在着一些在生产实践中可能会使用到的存储器，在关键芯片中也会集成I / O接口的各种各式的使用技术,所以它的性能可以说是很高的,但是价格却是低廉，可以让很多人接受的,所以单片机性能价格比很高[4]。
集成度高、体积小、稳定性高
单片机将各种功能部件都安装一个小小芯片中，因此它的集成电路可以说是很高的，而且它们都是由一些大规模集成电子电路或超大规模集成电子电路组成的。在单片机内部，利用总线结构来减少个个芯片之间的直接连接，从而大大提高单片机系统的正确性和抗干扰能力。与此同时，单片机所拥有的小尺寸，即使是在强磁场环境工作，也容易采用保护工作，来保护在实际操作中的单片机，以来适合在不利的环境中工作。
控制功能强
单片机的体积虽然不大，但生产过程中所需要的功能全部具有，所有单片机非常适合与常规器件不同的控制用途。为了实现实际生产工业的需求，综合MCU的指令系统具有极其完整的的传输控制指令、I / O端口的逻辑操作控制指令。单片机的逻辑控制能力和运算速率也高于同一等级的微型计算机。
低电压、低功耗
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