数电综合实验实验报告

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1、07级信通院数电综合实验——结题报告简易函数发生器数电综合实验—简易函数发生器实验报告班级：07118班姓名：杨帆学号：070547班内序号：262009年1月10日星期六1207级信通院数电综合实验——结题报告简易函数发生器目录一、实验目的3二、任务要求3基本任务：3提高要求：3三、系统设计31.设计思路32.总体设计框图33.分块设计4a)分频模块：4b)三角波产生模块：4c)方波产生模块：4d)选波模块：4e)正弦波产生模块：5f)并串转换模块：5四、程序框图6五、总体电路图及管脚信息6六、源程序7七、功能说明及操作步骤91.功能92.操作步骤9八

2、、资源利用率10九、仿真波形11十、元件清单12十一、关键技术、遇到的问题及解决方案的详述121.正弦波输出问题122.DA转换问题12十二、实验结论及总结121207级信通院数电综合实验——结题报告简易函数发生器实验目的1.熟练掌握VHDL语言和QuartusII软件的使用；2.理解状态机的工作原理和设计方法；3.掌握利用EDA工具进行自顶向下的电子系统设计方法；4.熟悉D/A变换电路的设计；一、任务要求基本任务：设计制作一个简易函数发生器。1.输出波形为方波和三角波，频率范围为1kHZ－2kHZ；2.频率可进行调节并用数码管显示，加、减步进均为100

3、HZ；3.输出三角波的峰峰值为4－5V，方波幅度为TTL电平的大小；提高要求：1.产生频率范围为1kHZ－2kHZ、峰峰值为4－5V的正弦波信号；2.产生占空比可调的矩形波或其它波形；3.自拟其它功能。二、系统设计1.设计思路用VHDL语言结合原理图编辑方式设计实现一个函数信号发生器，输出频率可调方波和三角波，正弦波三种波形。将波形选择、频率控制与分频、三角波、正弦波、方波发生各个模块分别用VHDL语言编程为一个子程序，并把每一个模块转换成图形文件，然后在原理图编辑框调用这些图形模块。由于考虑到按键开关工作的不确定性，通过拨码开关模块的SW0到SW3控制

4、频率调节f〔3...0〕，用SW4、SW5控制DELTA、SINE、SQUARE波形选通,最后把八位输出经过并串转换，接到开发板上的DA模块（TLV5638），通过D/A转换，从示波器上就能看到波形输出。2.总体设计框图（图一：系统设计框图）1207级信通院数电综合实验——结题报告简易函数发生器1.分块设计本设计共使用了六个模块，分别解释如下：a)分频模块：本模块主要功能是输出两个分频时钟clk_m和clk_p，前者用于波形的每一点的并行值输出频率，后者是前者的32倍频，用于并串转换（16bit并行输入转串行输出，并且要输出一个二分频时钟）。经过多方考虑

5、（受制于DA芯片的最高工作频率），选择波形分辨率为64点（即一个周期取样64次）。这里输出的1KHz到2KHz的频率（步进100Hz）都是近似的。frq.vhd文件还包含了数码管输出的功能。采用高频时钟（50M）扫描cat，输出当前的频率值。这里不再分析。b)三角波产生模块：这个模块输出三角波波形。每次clk_m上升沿输出一个8bit的数据。周期分辨率为64点。c)方波产生模块：本模块输出占空比可调的方波。默认占空比为50％。周期分辨率为64点。按键调节占空比，步进增/减幅度为12.5％。d)选波模块：本模块根据用户操作拨码开关来选择输出的波形。默认输出

6、低电平。1207级信通院数电综合实验——结题报告简易函数发生器a)正弦波产生模块：本模块输出周期分辨率为64点的正弦波。用Excel或者Matlab算出二进制8bit的正弦波的取样值，然后采用在程序里查表的方式输出数据。这要比用程序直接计算正弦波的值快捷和简便得多，虽然损失一定精度，但换回的是程序执行的时间和空间资源。b)并串转换模块：本模块将上级输入的8bit并行数据信号转换为串行输出，以供TLV5638进行DA转换。每次系统重置后（reset按键被按下），系统经过两次状态转换。state0是一个等待状态，系统等待4个并行周期之后进入state1，这个

7、状态主要用来写TLV5638的控制寄存器。这里我们将它的参考电平设为2.048V。接着，系统将把TLV5638的触发信号置成有效电平。接着系统进入state2，这个状态是系统真正进行并串转换的状态。在TLV5638自身允许输入的状态下，此进程将设置TLV5638，使其依次使用DAC_A和DAC_B输出数据。在它自身禁止输入的状态下，进程将TLV5638的触发信号置成无效电平，并不输出。本模块使用例化TLV5638这一器件，具体并串转换的过程将在TLV5638.vhd中实现。具体流程如下：每次外部复位信号(reset_i)或者内部复位信号(reset_in

8、t)有效时，系统进行各信号清零复位的工作。cs_o信号作用是对TLV5638的片