双路相位可调信号发生器;a双路相位可调信号发生器毕业设计（论文)

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1、广西大学生电子设计竞赛设计报告学校：桂林工学院南宁分院题目：专科A双路相位可调信号发生器姓名：唐勇铭、何展业、黄培培时间：2009-5-22摘要：为了进行双路信号相位的研究，提出基于EDA的双路相位差可调信号发生的系统设计。系统利用单片机和FPGA实现了双路正弦信号输出，输出频率范围为100Hz～100kHz，输出信号频率稳定度优于10-3；且输出的两正弦波信号的相位差可以调整为0°、45°、90°；在1kW负载条件下，两路输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0～5V范围内可调；输出信号波形无明显失真。它不仅可输出2路相同频率、相

2、位差可调的正弦信号，而且可分别作为2路独立的可调频、调幅、调相的信号发生器使用。经测试验证，系统运行稳定、操作方便。关键字：FPGA、AT89C51、数字移相、波形、D/A转换1引言正弦信号发生器作为电子技术领域中最基本的电子仪器，广泛应用于航空航天测控、通信系统、电子对抗、电子测量、科研等各个领域中。随着电子信息技术的发展，对其性能的要求也越来越高，如要求频率稳定性高、转换速度快，具有调幅、调频、调相等功能，另外还经常需要两路正弦信号不仅具有相同的频率，同时要有确定的相位差。本文介绍一种由AT89C51和FPGA编程实现的信号发生

3、器，该信号发生器可产生两路相差可调、频率可调的正弦波信号，且按下单片机上的复位键，可使输出频率为0HZ，相差为0°。具有灵敏度高、调节方便快捷的特点。2系统方案设计2.1系统构成框图传送控制数据单片机系统FPGA系统选择输出数据地址存储了一周期360个点的数据时钟单片机显示频率及相差按键数模转换数模转换AOUTBOUT图1.1双路相位可调信号发生器2.2系统设计思想本系统讲正弦波一周期分为360°，每度一个点，通过FPGA连续输出这360个点的二进制数据，再经过数模转换芯片，将FPGA产生的数字信号变为模拟信号，即可得到一周期的正弦

4、波信号。可以利用单片机来控制使出信号的频率，以及两路信号的相差，同时在1602液晶屏上显示这些数据等功能而设计的这个具有双路相位可调的信号发生器。3基本功能设计3.1信号产生为了产生高达几兆赫兹的正弦波信号，要求时钟数模转换要有上百兆的速率，故没有用单片产生正选播的二进制数据，而是用FPGA，内置两个锁相环，可将20M晶振倍频到上百兆。而数模转换芯片则用超高速的D/A5651，最高速率可达150M。3.2频率控制为了可以控制输出正弦波的频率，可利用补点法或叫重复扫描法，如果倍频后的频率的时钟频率为180M，每一周期360个点，那么上

5、限频率fH=180M/360=500K即为不补点情况下的频率。通过补点可降低频率，频率越低，要补的点就越多。控制补点是实现控制频率的关键，假如在一个进程中定义一个变量sum，在每次查表输出数前，都要看sum是否溢出（溢出取决于输出信号的上线频率，如果输出的信号上限频率为500K，sum的值大于50000，则表示溢出），溢出则补点，即重复输出上一次输出的数据，否则地址加一，输出下一数据。而变量sum=sum+x；x即为单片机送来的控制频率数据，如果x为0，则表示sum永远也不会溢出，输出的信号频率即为上限频率，如果x为50000否则表

6、示sum永远溢出，输出的信号即为一条直线，即频率为0。3.3相差控制为了控制双路信号的相差，可以通过改变查找双路信号数据的地址偏移量来实现，该数据也是由单片机传送给FPGA。3.4频率显示频率显示是采用LCD1602进行显示。通过对LCD1602进行数据的读写继而显示此时输出正弦波的频率。3.5周期性实现周期性是通过程序中的循环命令实现的，利用程序讲第一个正弦波产生后再进行循环就实现了正弦波的周期性输出。4硬件电路设计4.1硬件电路设计框图传送数据单片机显示信号频率及两路信号相位差频率、相位控制按键FPGAD/AD/AAOUTBOU

7、T稳压电源图1.2硬件电路设计框图4.2接口电路图1.3单片机和EDA的接口电路4.3电源电路图1.4整个电路的电源电路5软件设计5.1主程序流程图NYYNYN开始液晶初始化液晶显示EDA置数按键扫描置标志位为1并且执行按键是否动作标志位是否为0标志位是否为1图1.5主程序流程图5.2EDA程序流程数据地址PLL地址移相ROMD/A转换输出波形50000计数器单片机置数图1.6EDA程序流程图5.3EDA控制EE0E1数据改变高脉冲有效00启动EDA01高八位10低八位11相位表1.1EDA使能端和实现控制功能6测试6.1硬件测试经

8、测试本设计的硬件电路正常，可精确产生10HZ到500KHZ的正弦波信号。6.2测试仪器本设计采用理光牌数字示波器DS1402（该示波器的分辨率为400M）。6.3测试方法通过示波器的双踪特性，将本设计的双路输出正弦波输入到示波器中进行