正弦信号发生器电路设计

论文编号:JD202       字数:23123,页数:83   

摘要
本系统由FPGA、单片机控制模块、键盘、LCD液晶显示屏、DAC输出电路和末级放大电路构成。仅用单片FPGA就实现了直接数字频率合成技术（DDS），产生稳幅正弦波，并在数字域实现了AM、FM、ASK、PSK等四类调制信号。调制信号既可由用户输入参数由FPGA内部生成，也可以从外部输入。整个系统结构紧凑，电路简单，功能强大，可扩展性强。

Abstract
This system is composed by FPGA, MCU controller, keyboard, LCD, DAC and amplifier modules. The DDS, Direct Digital Synthesizer, which is implemented by a unique FPGA IC, can provide the stable sine signal with digital AM, FM, ASK, PSK modulation. The modulation signal can be provided NOT only by FPGA, which will receive parameters from user, but also from external input. This system features in compact module, simple circuit, powerful functions and flexible expansion.

关键词: FPGA、DDS、AM、FM、ASK、PSK、单片机、SPCE061A、累加寄存器

目    录

一、方案论证与比较………………………………………………………………3
(一)、正弦信号输出方案………………………………………………………………4
（二）、信号调制方案…………………………………………………………………4
（三）、单片机方案论证………………………………………………………………6

二、总体设计……………………………………………………………………………6
（一）、总体设计简述……………………………………………………………………6
1． 统框图…………………………………………………………………………………6
2． 单片机小系统…………………………………………………………………………7
3． DDS（数字频率合成）及调制电路模块……………………………………………7
4． 滤波及放大电路………………………………………………………………………7
5． 电源设计………………………………………………………………………………7
（二）、理论分析与参数设计……………………………………………………………7
1． 载频参数计算…………………………………………………………………………7
2． AM调制参数设计………………………………………………………………………7
3． FM调制参数设计…………………………………………………………………………8
4． ASK/PSK调制参数设计…………………………………………………………………8
5． 滤波电路参数计算………………………………………………………………………8
6． 放大电路参数计算………………………………………………………………………8
(三）、主要电路设计与分析………………………………………………………………8
1.基于FPGA的DDS设计……………………………………………………………………8
2．M调制信号的产生电路设计……………………………………………………………18
3．AM调制信号设计…………………………………………………………………………20
4．PSK、ASK信号的产生电路设计…………………………………………………………22
5．ASK信号的产生电路设计………………………………………………………………23
三、数字逻辑设计……………………………………………………………………26
四、次要电路设计……………………………………………………………………26
（一）、控制模块……………………………………………………………………………26
（二）、信号产生模块………………………………………………………………………27
1．DAC模块…………………………………………………………………………………27
2．滤波部分…………………………………………………………………………………28
3．放大部分…………………………………………………………………………………28
4．键盘设计…………………………………………………………………………………30
五 、软件设计…………………………………………………………………………32
（一）、设计目的…………………………………………………………………………32
（二）、设计思路…………………………………………………………………………32
（三）、程序编写…………………………………………………………………………34
1．AD9850程序编写…………………………………………………………………………35
2．ADC程序编写……………………………………………………………………………38
3．AGC程序编写……………………………………………………………………………40
4．ADC程序编写……………………………………………………………………………44
5．SPCE061V004程序编写…………………………………………………………………46
6．键盘程序编写……………………………………………………………………………59
7．LCD程序编写……………………………………………………………………………62
六、指标测试……………………………………………………………………………78
（一）、基本要求测试……………………………………………………………………78
1．正弦波频率范围测试……………………………………………………………………78
2．频率步进设置测试………………………………………………………………………78
（二）、发挥部分测试………………………………………………………………………79
1．调制信号调制度测试………………………………………………………………79
2．调制度步进测试……………………………………………………………………79
3．频率调制信号频偏测试…………………………………………………………………80
4．PSK、ASK调制测试………………………………………………………………………80
（三）、扩展部分测试………………………………………………………………………80
七、总结………………………………………………………………………………………80
参考文献………………………………………………………………………………………81