脉冲信号发生器设计Word文件下载.docx
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脉冲信号的精度保证：
时间分辨率0.1us，周期精度：
+0.1%+0.05us，宽度精度：
+0.1%+0.05us，为满足精度要求，所以所选时钟频率至少1/0.05us=20MHZ,由于试验箱上大于10MHZ只有50MHZ，故选时钟信号50MHZ，此时精度1/50MHZ=0.02us<
0.05us，满足精度要求。
正弦信号产生原理：
正弦信号的产生由DDS原理实现，频率由频率控制字M和时钟周期Fc决定，M=Fout*2^N/Fc，Fout=1/T，N即为相位累加器的位数，化简锝M=2^N/（5*T）,即说明可以通过输入量周期控制正弦的频率，与脉冲达到同周期。
（三）程序设计
3.1系统框图如图3-1所示。
图3-1系统框图
按键输入模块：
通过不同的按键切换周期和脉宽、高低位输入数据。
（vhdl语言见附录1）
图3-2按键输入模块
显示模块：
采用查询ROM表的方法，二进制数值通过一个ROM表显示为十进制数值，在数码管上显示。
（Vhdl及rom表见附录2）
图3-3显示模块
高低电平计数模块：
计数器接时钟脉冲50MHZ，即每次计数0.02us，5次计数为0.1us，即为实验要求的时间精度0.1us，通过置入周期和脉宽放大5倍（周期和脉宽均以0.1us为单位）便可产生高低脉冲信号。
（Mk模块vhdl见附录三）
图3-4脉冲信号产生模块
正弦信号产生模块：
由DDS原理产生，频率控制字M=Fout*2^N/Fc，Fout=1/T，N即为相位累加器的位数，化简得M=2^N/（5*T），再通过相位累加器查找正弦ROM表，便可产生正弦信号，正弦信号的周期即为T，与脉冲信号同周期。
（reg29、dm1、正弦rom见附录四）
图3-5正弦信号产生模块
整体电路连接：
（见附录五）
（四）作品测试
4.1测试仪器
TDS1002型60MHZ10GS/s双通道数字存储示波器，系统试验箱。
4.2测试方案
控制时钟：
50MHz
按键操作：
Key1：
十分位、百位计数使能；
Key2:
个位、千位计数使能；
key3：
十位、万位计数使能；
key4：
高三位低三位切换；
key5：
脉宽、周期切换；
key6：
脉宽周期输入脉冲；
Key7：
猝发脉冲计数按键；
key8：
系统清零键；
key3与key2同时按下切换至单猝发方式；
key3、2、1同时按下但猝发脉冲发射。
测试方法：
按键输入脉宽和周期，经过示波器观察测量正弦和脉冲周期以及脉宽，记录数据制4.3表格，切换猝发方式后继续用示波器进行单猝发计数测试。
4.3测试结果
输入
周期
脉宽
显示
误差
上升
时间
正弦周期
幅度
猝发模式状态下输入数据N，示波器显示输出N个脉冲和正弦信号；
波形图见附录6
4.4结果分析
系统在输出脉冲脉宽、周期和正弦波以及猝发脉冲等指标达到题目的基本和发挥部分要求，各项指标测量精度高，整体性能达到题目发挥部分要求。
（五）总结
本系统以fpga作为系统的核心控制器件，以系统试验箱为平台，具有1us-10ms的方波脉冲发生和正弦脉冲发生功能，同时具有1-9固定数量脉冲单猝发功能，具有精度较高速度快的特点，所有指标均达到或部分超过赛题要求。
附录
附件1：
按键输入模块
libraryieee;
useieee.std_logic_arith.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
useieee.std_logic_1164.all;
entityxianshiis
port（cp,change,clr,hl,aj1,aj2,aj3:
instd_logic;
zq,mk:
outstd_logic_vector（16downto0））;
endxianshi;
architectureoneofxianshiis
signalm:
std_logic_vector（16downto0）;
signaln:
begin
process（cp,change,clr,hl,aj1,aj2,aj3）
ifclr='
1'
then
m<
="
00000000000000000"
;
n<
elsifcp'
eventandcp='
then
ifchange='
0'
andhl='
ifaj1='
thenm<
=m+1;
endif;
ifaj2='
=m+10;
ifaj3='
=m+100;
endif;
=m+1000;
=m+10000;
=m+100000;
thenn<
=n+1;
=n+10;
=n+100;
=n+1000;
=n+10000;
=n+100000;
zq<
=m;
mk<
=n;
endprocess;
endone;
附件2：
entitychgis
port（change:
instd_logic_vector（16downto0）;
xs:
endchg;
architectureoneofchgis
process（change）
xs<
=zq;
else
=mk;
entityhhllis
port（hl:
h:
l:
instd_logic_vector（9downto0）;
xxss:
outstd_logic_vector（9downto0））;
endhhll;
architectureoneofhhllis
process（hl）
ifhl='
xxss<
=l;
=h（9downto0）;
显示rom表
附件3：
mk
entitymkis
port（clk:
t,k:
std_logic_vector（19downto0）;
f:
outstd_logic）;
endmk;
architectureoneofmkis
process（clk,t,m）
ifclk'
eventandclk='
ifm>
=tthen
00000000000000000001"
f<
='
elsifm<
=kthen
f<
elsef<
附件4：
Reg29
entityreg29is
port（d:
instd_logic_vector（31downto0）;
clk:
q:
outstd_logic_vector（31downto0））;
endreg29;
architectureoneofreg29is
begin
process（clk,d）
q<
=d;
endprocess;
endone;
dm1
entitydm1is
port（q:
si:
enddm1;
architectureoneofdm1is
process（si,q）
ifsi="
thenf<
0000000000"
=q;
正弦rom
附件五：
烟台工程职业技术学院
毕业（设计）成绩评定评分表
评价基元
评价内涵
满分
实评分
平时成绩
30％
能按时完成毕业设计（论文）各阶段所要求的工作
10
能综合运用所学知识分析与解决问题的能力、独立工作能力和实际动手能力
14
工作态度认真、端正、虚心、严谨，严格遵守纪律
6
小计
30
评阅成绩
30%
能按任务书要求出成果
3
论文结构完整、合理，条理清晰，对实验方案的论述正确
5
能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、整合信息，实验数据可靠,实验结果正确
设计用语、格式、图纸（图表）、数据、量和单位符合国家标准，各种资料引用规范
4
视角新颖，主题突出，论据充分，论证有力，分析透彻，计算和结论正确
论文中所表述的基本概念清楚，基础知识和专业知识的掌握牢固扎实
文字表达通顺无误，字数符合要求
2
答辩成绩
40％
答辩时基本概念清楚,基础知识和专业知识的掌握牢固扎实
答辩过程中的自述简明无误，语言流畅
能正确回答问题,特别是本课题范围内的基本理论和基本技能问题
20
课题范围以外的提问仅作参考,不计分
40
总成绩合计
100
说明：
评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90分（含90分）以上记为优秀,80分（含80分）以上为良好，70分（含70分）以上记为中等，60分（含60分）以上记为及格，60分以下记为不及格。
毕业设计（论文）成绩评定评审等级表
指导教师评审意见
评语：
评定等级：
指导教师（签名）：
答辩小组意见
负责人（签名）：
学院抽查意见
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