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基于DDS的多接口模式可程控函数发生器的研究

作　者: 康丽奎
导　师: 杨景常
学　校: 西华大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: FPGA 直接数字频率合成可程控多接口
分类号: TP346
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 79次
引　用: 2次
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内容摘要

直接数字频率合成(DDS)是二十世纪七十年代提出的一种新的频率合成技术,其数字结构满足了现在电子系统的许多要求,因而得到了迅速发展。随着函数发生器在电子、教育等行业的广泛应用,以及可编程门阵列器件(FPGA)的出现与发展,本设计开发了一种利用FPGA实现DDS的多接口模式可程控函数发生器,它可以大大提高函数发生器的性价比,降低生产成本。本设计采用硬件与软件相结合的方式实现了基于DDS的可程控多接口函数发生器,使其可以输出0～40MHz内任意频率的正弦波、方波、三角波、锯齿波。还利用Labview上位机界面以及教研室已成熟的各种接口技术(串口、EPP、USB、TCP/IP),实现了仪器的可程控,操作简单明了。本论文介绍了直接数字频率合成(DDS)技术的背景、基本原理、优缺点等,然后在理论研究的基础上,设计出基于DDS的可程控多接口函数发生器。本论文把系统的硬件电路分成了电源电路、显示、键盘、接口板等各个小的模块分别进行介绍,每个小的模块都有原理图和相应的分析说明。软件程序部分是在KeilC里面用C语言编写的,实现仪器的本地/远程切换、键盘扫描、波形选择、频率值的改变、接收上位机的数据实现对仪器的控制等功能。最后,把调试好的仪器和教研室已开发的各种接口连接,借助于Labview上位机界面,实现仪器的远程控制。测试结果表明,本文设计的基于DDS的多接口模式可程控函数发生器达到了预定要求。其工作可靠、切换频率速度快,既满足了输出波形高精度、高稳定度、高分辨率的要求,又有性价比高、价格便宜的特点,输出波形最高频率可达40MHz。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 引言  9
  1.2 频率合成技术  9-11
  1.3 直接数字频率合成（DDS）技术发展现状  11-12
  1.4 系统性能指标  12
  1.5 本课题的主要工作及论文内容的安排  12-13
2 DDS 技术的基本原理、机构和性能分析  13-21
  2.1 引言  13
  2.2 DDS 的工作原理  13-18
    2.2.1 DDS 的基本原理  13-15
    2.2.2 DDS 构成  15-17
    2.2.3 DDS 的特点  17-18
  2.3 DDS 输出特性分析  18-20
  2.4 技术方案分析  20-21
3 函数发生器的硬件系统设计  21-52
  3.1 系统总体结构的设计  21-22
  3.2 微控制器的设计  22-23
    3.2.1 STC89C516RD+的时钟系统设计  22
    3.2.3 STC89C516RD+复位系统设计  22-23
  3.3 FPGA 的设计  23-33
    3.3.1 现场可编程门阵列简介  23-24
    3.3.2 FPGA 芯片的设计  24-26
    3.3.3 FPGA 的开发工具介绍  26-27
    3.3.4 FPGA 内DDS 模块的实现  27
    3.3.5 各模块设计与仿真  27-32
    3.3.6 芯片引脚功能定义  32
    3.3.7 设计结果报告  32-33
  3.4 模数转换电路的设计  33-35
  3.5 放大电路的设计  35-36
  3.6 滤波器的设计  36-38
  3.7 电源电路的设计  38-39
  3.8 LCD12864 液晶显示的设计  39-42
  3.9 键盘接口部分的设计  42-43
  3.10 通信接口的设计  43-44
  3.11 各接口板的通讯设计  44-50
    3.11.1 RS232、EPP 接口的通讯设计  44-45
    3.11.2 USB 接口的通讯设计  45-46
    3.11.3 TCP/IP 接口的通讯设计  46-48
    3.11.4 GPIB 接口的通讯设计  48-50
  3.12 印制电路板的设计  50-52
4 软件设计  52-61
  4.1 软件部分总体模块描述  52
  4.2 系统软件的总体设计  52-54
  4.3 键盘扫描程序设计  54-56
  4.4 液晶显示驱动程序设计  56-59
  4.5 波形数据处理程序设计  59-61
5 系统调试过程与结果展示  61-68
  5.1 系统的调试过程  61
  5.2 系统功能设置  61-63
    5.2.1 本地模式  61-63
    5.2.2 远程模式  63
  5.3 实验结果展示  63-68
参考文献  68-70
结论与展望  70-71
附录A 函数发生器的PCB 图  71-73
致谢  73-74

基于DDS的多接口模式可程控函数发生器的研究

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