基于FPGA的雙路低頻信號發生器設計

摘要

本設計是基于Altera公司的Cyclone II系列EP2C8Q208C8N芯片的雙路低頻信號發生器。系統應用FPGA內部特有的可配置IP核和鎖相環等設計信號發生器。整個系統由觸摸屏人機操控界面、紅外操控、信號發生器、疊加電路組成。信號發生器可輸出兩路相互獨立的信號，信號類型有矩形波、三角波以及正弦波。兩路信號的頻率、幅值、相位、占空比等參數都可通過紅外遙控以及觸摸屏調節和預置。頻率的預置范圍為1000赫茲到2000赫茲，步進值為1赫茲。幅值的預置范圍為0V～5V，相位的預置范圍為0°～360°，占空比預置范圍為0～100%，且步進值都小于1。當兩路波形都為正弦信號時，可以通過疊加電路對兩路正弦信號進行疊加。

系統框圖

系統結構框

本設計是以Altera公司的可編程芯片做載體，運用Verilog作為軟件設計工具，從而實現DDS原理，即信號發生器的核心思想。再加上信號發生器的硬件電路就可以輸出特定的信號，也就是本設計中的數/模轉換電路。從電池兼容EMC考慮，該電路的布局要緊湊的硬件，使導線長度盡可能短。這樣即可以避免內部自身線路時間的干擾，也可以避免外界的干擾，適當增加濾波器來屏蔽干擾。這樣就可以提高輸出信號的質量。所有信號的參數可以通過兩種方式程控調節，即人機操控方式和紅外遙控方式。從圖中可以看出系統主要由觸摸屏人機操控界面、紅外操控、信號發生器、疊加電路等組成。

軟件設計

軟件設計包括三個部分，控制部分、信號發生部分、數據存儲部分。FPGA的具體程序是采用頂層原理圖分塊編程的方式。控制部分實現觸摸屏和紅外遙控對信號參數設置的功能，信號發生部分產生三種信號，正弦波、方波、三角波，數據存儲部分存儲三種信號的波形數據。

軟件設計流程圖