EDA课程设计报告正弦波信号发生器的设计.doc
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《EDA》课程设计报告
——正弦波信号发生器的设计
一、设计目的
通过本次课程设计，进一步了解QUARTUS Ⅱ与LPM_ROM与FPGA硬件功能的使用方法。培养自己查阅资料及解决问题的能力。
二、设计要求
通过按键，可以控制输出的是正弦波或三角波。
通过ADC0832输出正弦波与三角波，电压V范围在0至-10V之间
3、 通过示波器观察波形。
三、设计内容：
在QUARTUS = 2 \* ROMAN II上完成信号发生器的设计。最后在实验板上实测，包括FPGA中ROM的在系统数据读写测试和利用示波器测试。信号输出的D/A使用实验板上的ADC0832。
设计原理：
图1所示的波信号发生器的结构由五部分组成：
1、计数器或地址发生器（这里选择8位）。正弦信号数据ROM（8位地址线，8位数据线），含有256个8位数据（一个周期）。
2、VHDL顶层设计。
3、8位D/A
图1所示的信号发生器结构图中，顶层文件adc.vhd在FPGA中实现，包含两个部分：ROM的地址信号发生器，由8位计数器担任；一个正弦数据ROM（或者一个三角波数据ROM），由LPM_ROM模块构成。地址发生器的时钟clk的输入频率fo与每周期的波形数据点数（在此选择256点），以及D/A输出的频率f的关系是：f=fo/256
VHDL顶层
VHDL顶层设计adc.vhd
正弦波数据存储ROM1
正弦波数据
存储ROM1
20分频8位计数器（地址发生器）8位D/A按键3
20分频
8位计数器
（地址发生器）
8位D/A
按键3
三角波数据存储ROM2 图1 正弦信号发生器结构框图
三角波数据
存储ROM2
图一 信号发生器结构图
图2 信号发生器的设计图
设计步骤：
建立.mif格式文件
mif文件可用C语言程序生成，
产生正弦波数值的C程序如下：
#includestdio.h
#includemath.h
main()
{
int i;
float s;
for(i=0;i256;i++)
{
s=sin(atan(1)*8*i/256);
printf(%d :%d;\n,i,(int)((s+1)*255/2))
}
}
以zx.c保存。
产生三角波数值的C程序如下：
#includestdio.h
#includemath.h
main()
{
int i;
float s;
for(i=0;i256;i++)
{
s=i;
printf(%d :%d;\n,i,s);
}
}
以sj.c保存。
其次，把上述程序编译后，会生成EXE文件，在DOS命令行下分别执行以下命令：
zx zx.mif;
sj sj.mif;
将生成的*.mif 文件，再加上.mif文件的头部说明即可。
.mif文件的头部说明如下所示：
WIDTH=8;
DEPTH=256;
ADDRESS_RADIX=DEC;
DATA_RADIX=DEC;
CONTENT BEGIN
……
……(数据略去)
END;
在设计信号发生器前，必须首先完成存放波形数据ROM的设计。设计步骤如下：
打开QUARTUS Ⅱ。在files菜单中选择new产生一个对话框，选择Block Diagram/Schematic File 项，会生成一个*.bdf文件，双击文件空白处，
跳出symbol窗口，在改窗口下选择megafunctionsstoragelpm_rom。
在跳出的 MegaWizard Plug-In Manager中选
择VHDL，路径保存在D：\chengxv\中
在parameter settings 窗口中，选择currently selected device family :cyclone.选择ROM控制线、地址线和数据线。在弹出的对话框中选择地址线位宽和ROM中数据数分别为8和64；选择地址锁存控制信号dual clock。在对话框的“What should the RAM…”栏选择默认的Auto。
单击NEXT，将此界面数据如图设置
单击Next按钮，选择BROWSE，选择利用C做成的MIF文件，将此模块命名为ROM0，再单击Finish 按钮后完成ROM0定制。
打开此文件可以看到其中调用初始化数据文件的语句为：init_file = .mif。最后生成的ROM0元件文件如源代码1所示.
源代码：
1）、源代码1如下所示：
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_116
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