1、 湖南人文科技學(xué)院 專科生畢業(yè)設(shè)計開題報告書題目名稱： 函數(shù)信號發(fā)生器 學(xué)生姓名： 賀海 學(xué)號 06306114 系 部： 通信與控制工程系 專業(yè)年級：2006級電子信息工程技術(shù)專科班 指導(dǎo)教師： 田 漢 平 職 稱： 副教授 填寫時間： 2009年12月28日 湖南人文科技學(xué)院教務(wù)處制二、畢業(yè)設(shè)計開題報告書一、選題的根據(jù)：1）本選題的理論、實際意義函數(shù)信號發(fā)生器是信號源 一種，主要給被測電路提供需要的已知信號，然后用其他儀表測量感興趣的參數(shù)。它不是測量儀器，而是根據(jù)使用者的要求作為激勵源，仿真各種測試信號，提供給被測電路，以滿足測量或各種實際需要。目前我國在研制信號發(fā)生器等方面有可喜的成果。

2、但總的來說。我國信號發(fā)生器還沒有形成真正的產(chǎn)業(yè)。中國函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。就目前國內(nèi)的成熟產(chǎn)品來看，核心部分多為專用芯片，存在著成本高、控制不靈活等缺點，并且我國目前信號發(fā)生器的種類和性能都與國外同類產(chǎn)品存在較大的差距，因此，開發(fā)出高性價比的函數(shù)信號發(fā)生器，保持與國外同類產(chǎn)品在性價比上餓有時，打破國外技術(shù)壟斷和封鎖，對發(fā)展我國電子產(chǎn)業(yè)有非常重

3、大的意義，具有廣泛的應(yīng)用前景，加緊對這類產(chǎn)品的研制顯得非常緊迫。、 2）綜述國內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動態(tài)和自己的見解信號發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量標(biāo)準(zhǔn)信號和用戶定義信號，并保證它的高精度和高穩(wěn)定性，可重復(fù)行和易操作性的電子儀器。函數(shù)信號發(fā)生器應(yīng)該具有連續(xù)的相位變換和頻率穩(wěn)定性等優(yōu)點，不僅可以模擬各種復(fù)雜信號還可以對頻率、幅植、波形、相移進(jìn)行動態(tài)的及時控制。在70年代前，信號發(fā)生器主要有兩類：正弦波和脈沖波，而函數(shù)信號發(fā)生器介于兩者之間，能夠提供正弦波、鋸齒波、方波、脈沖波等波形，產(chǎn)生其他的波形還得采用復(fù)雜的電路和機(jī)電結(jié)合的方法，這個時期的信號發(fā)生器存在兩個突出的問題，一是通過電位器等的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)輸出頻

4、率的調(diào)節(jié)；二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié)。在70年代后，微處理器的出現(xiàn)，可以利用處理器、D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器，硬件和軟件使信號發(fā)生器的功能擴(kuò)大，產(chǎn)生更加復(fù)雜的波形，這個時期的信號發(fā)生器多以軟件為主，實質(zhì)上是采用微處理器對數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的程序控制，就可以得到各種簡單的波形。在80年代以后，數(shù)字技術(shù)日益成熟，信號發(fā)生器絕大部分不再使用機(jī)械驅(qū)動而采用數(shù)字電路，從一個頻率基準(zhǔn)由數(shù)字合成電路產(chǎn)生可變頻率信號。自從80年代以來各國都在研制DDS產(chǎn)品，并應(yīng)用于信號發(fā)生器的設(shè)計。后來出現(xiàn)的專用DDS芯片極大的推動了DDS技術(shù)的發(fā)展，但專用DDS芯片價格昂貴，而且無法實現(xiàn)我們所需要哦的各種波形輸出。90年代末出現(xiàn)

5、了幾種真正高性能、高接個的函數(shù)信號發(fā)生器，HP公司推出了型號為HP770S的信號模擬裝置系統(tǒng)，它是由HP8770A任意波形數(shù)字化和HP1770A波形發(fā)生軟件組成。但是由于HP770S實際上也只能產(chǎn)生8種波形，而且價格昂貴。不久以后，Analogic公司推出了型號為Aata-2020的多波形合成器，Lecroy公司生產(chǎn)的型號為9100的任意波形發(fā)生器等。信號發(fā)生器技術(shù)發(fā)展至今,引導(dǎo)技術(shù)潮流的仍是國外的幾大儀器公司,如日本橫河、Agilent、Tektronix等。美國的FLUKE公司的FLUKE-25型函數(shù)發(fā)生器是現(xiàn)有的測試儀器中最具多樣性功能的幾種儀器之一,它和頻率計數(shù)器組合在一起,在任何條件

6、下都可以給出很高的波形質(zhì)量,能給出低失真的正弦波和三角波,還能給出過沖很小的快沿方波,其最高頻率可以達(dá)到5MHz,最大輸出幅度也達(dá)到10Vpp。國內(nèi)也有不少公司已經(jīng)有類似的儀器。如南京盛普儀器科技有限公司的SPF120DDS信號發(fā)生器,華高儀器生產(chǎn)的HG1600H型數(shù)字合成函數(shù)/任意波形信號發(fā)生器。二、研究內(nèi)容：本設(shè)計的內(nèi)容是設(shè)計一個多功能函數(shù)信號發(fā)生器，該函數(shù)信號發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和由用戶編輯的特定形狀波形，并畫出硬件電路原理圖及PCB板圖。步驟如下：查閱相關(guān)資料，熟悉FPGA的原理、結(jié)構(gòu)和使用，掌握并靈活運(yùn)用VHDL語言、Quartus6.0、MATLAB7.0/DSP Bu

7、ilder6.0等軟件。對直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)進(jìn)行研究和分析，以DDS為基礎(chǔ)，使用MATLAB7.0/DSP Builder6.0來完成個模塊的設(shè)計和仿真。包括以下幾部分：調(diào)幅信號發(fā)生器的模塊設(shè)計；正弦波、方波以及三角波信號發(fā)生模塊的設(shè)計；鋸齒波發(fā)生器模塊的設(shè)計；調(diào)頻信號發(fā)生器模塊的設(shè)計；上述所有模塊的結(jié)合生成模塊的設(shè)計。 運(yùn)用Quartus來完成各個模塊的設(shè)計。包括以下幾個部分：將MATLAB/DSP Builder設(shè)計的函數(shù)信號發(fā)生器轉(zhuǎn)換成Quartus原理圖元件；編譯生成的該函數(shù)信號發(fā)生器的總原理圖；仿真、引腳鎖定、下載和測試；最后做出對應(yīng)的硬件并進(jìn)行測試。學(xué)習(xí)并了解任意波形的

8、產(chǎn)生。研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析本設(shè)計中函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計所運(yùn)用的工具和工作原理有MATLAB/DSP Builder、Quartus、FPGA、直接數(shù)字合成器（DDS）、VHDL以及SOPC/EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)等等。本設(shè)計我的步驟是：1、針對直接數(shù)字合成器（DDS）的原理以及結(jié)構(gòu)的分析、整理。達(dá)到可以靈活運(yùn)用的目的。2、對FPGA的開發(fā)工具及其語言的介紹。通過以往的學(xué)習(xí)與現(xiàn)在的查閱資料、相關(guān)文獻(xiàn)更深入的去了解它。包括FPGA的原理、基本結(jié)構(gòu)和它的相關(guān)開發(fā)工具如：Quartus、MATLAB/DSP Builder、VHDL硬件描述語言等等。3、詳細(xì)的了解實驗室的SOPC/ED

9、A實驗開發(fā)系統(tǒng)，通過看別人做，聽別人教，自己動手操作來了解并掌握它的使用方法，并盡可能的去熟悉，能靈活的運(yùn)用。前期把相關(guān)資料，以及自己該了解的知識掌握好了以后，就可以開始動手去做了。4、使用MATLAB/DSP Builder來完成個模塊的設(shè)計和仿真。包括以下幾部分：（1）調(diào)幅信號發(fā)生器的模塊設(shè)計；（2）正弦波、方波以及三角波信號發(fā)生模塊的設(shè)計；（3）鋸齒波發(fā)生器模塊的設(shè)計；（4）調(diào)頻信號發(fā)生器模塊的設(shè)計；（5）上述所有模塊的結(jié)合生成模塊的設(shè)計。5、運(yùn)用Quartus來完成各個模塊的設(shè)計。包括以下幾個部分：（1）將MATLAB/DSP Builder設(shè)計的函數(shù)信號發(fā)生器轉(zhuǎn)換成Quartus原理

10、圖元件；（2）編譯生成的該函數(shù)信號發(fā)生器的總原理圖；（3）仿真、引腳鎖定、下載和測試；（4）最后做出對應(yīng)的硬件并進(jìn)行測試。（5）總結(jié)并寫畢業(yè)設(shè)計。以上是我的畢業(yè)設(shè)計的步驟。通過查閱相關(guān)中英文文獻(xiàn)、資料，以及同學(xué)老師的幫助，我覺得此方案可行，并將依照次方案去設(shè)計我的論文。進(jìn)度安排和采取的主要措施（1） 查閱有關(guān)資料，熟悉FPGA的原理、結(jié)構(gòu)和使用，掌握并靈活運(yùn)用VHDL語言、Quartus6.0、MATLAB7.0/DSP Builder6.0等軟件。完成開題報告和文獻(xiàn)綜述。（2） 使用Quartus6.0、MATLAB7.0/DSP Builder6.0等系列工具，利用FPGA設(shè)計出能輸出調(diào)幅

11、波、正弦波、方波、三角波、鋸齒波、調(diào)頻波等多種波形的函數(shù)信號發(fā)生器并進(jìn)行測試。 完成軟件設(shè)計。 （3） 將數(shù)據(jù)、程序等下載到SOPC開發(fā)板內(nèi)。進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行并測試。完成硬件設(shè)計。 （4） 在實驗室或者在寢室利用電腦，整理資料。完成畢業(yè)設(shè)計初稿 （5） 修改并完成畢業(yè)設(shè)計第二稿 （6） 修改并完成畢業(yè)設(shè)計正稿 五、主要參考文獻(xiàn)（不少于10篇）1、郝小江,羅彪.基于FPGA的函數(shù)信號發(fā)生器J.電測與儀表.2008，（5）2、王玉萍,付源.基于DSP Builder的DDS設(shè)計與應(yīng)用J.煤炭技術(shù).2006,(4)3、王杰,馬玲,劉葦娜,王子旭.基于DSP Builder的DDS設(shè)計及其FPGA實現(xiàn)J.

12、現(xiàn)代電子技術(shù).2006,(14)4、許碧榮.基于DSP Builder的DDS信號源設(shè)計J.中國電子科學(xué)研究院學(xué)報. 2006,(5)5、賴昭勝,管立新.基于Dsp Builder的DDS實現(xiàn)及其應(yīng)用J.微計算機(jī)信息. 2006,(32)6、潘松,黃繼業(yè)EDA技術(shù)與VHDL（第2版）M北京：清華大學(xué)出版社,20077、許開華.DDS任意波形發(fā)生器波形數(shù)據(jù)生成及傳輸接口設(shè)計D.電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.20078、楊守良,程正富.基于Matlab/DSP Builder多波形信號發(fā)生器的設(shè)計J. 微計算機(jī)信息. 2007,(10)9、Altera CorporationCyclone Device Handbook (All Sections) DB/OL. /literature/hb/cyc/cyc_c5v1.pdf,200810、周登榮.任意波形發(fā)生器的電