1、自动化专业综合课程设计 2课程设计报告题 目： 数字式移相信号发生器的设计 院 （系）： 机电与自动化学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2013 年 1 月 7 日至 2013 年 1 月 25 日华中科技大学武昌分校 自动化专业综合课程设计 2 设计任务书一、设计题目数字式移相信号发生器的设计二 设计主要内容1 设计目的：（1）巩固和加深对EDA 技术及应用及数字电子技术基本知识的理解，提高学生综合运用本课程所学知识的能力；（2）培养学生根据课题需要选学参考书籍、查阅手册、图表和文献资料的自学能力；通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法；（3）以学生的动
2、手为主要内容，培养学生系统软、硬件设计、调试的基本思路、方法和技巧，并能熟练使用集成软件 Quartus进行有关电路设计与分析；（4）掌握 FPGA 器件的正确使用方法，提高学生动手能力，能在教师指导下，完成课程任务；（5）了解与课题有关的电路以及所用的 FPGA 集成块的引脚和技术参数规范，学会按课程设计任务的要求编写设计总结，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图并上机调试出结果；（6）培养严肃认真的工作作风和科学态度。通过课程设计实践，帮助学生逐步建立正确的生产观念、工程观念和全局观点。2设计内容：设计一个数字式移相信号发生器：（1）输出二路可移相的正弦信号；（2）正弦信号频率范围：
3、 0H2Z200KHZ；输入阻抗 100K ； （3）具有正弦信号频率数字显示功能；（4）二路正弦信号具有 0-350 相位功能；相位测量绝对误差2； （5）拟采用的芯片的型号为 EP2C5Q208C8 进行硬件证。3 要求完成：(1) 画出系统的原理框图，说明系统中各主要组成部分的功能；(2) 编写各个模块 VHDL 源程序；并上机调试通过；(3) 根据软件编好用于系统仿真的测试文件；(4) 编好用于硬件验证的管脚锁定文件；(5) 记录系统仿真验证结果；(6) 记录调试过程中出现的问题及解决办法。三、原始资料1.正弦信号产生模块的设计原理是采用直接频率合成技术。将整个正弦周期分为64个状态（
4、0-63） ，将正弦波的峰峰值分为256份（8位分辨率） ，将64个不同的状态对应出能合成正弦波的不同的幅值。正弦信号采样合成原理如图1所示。时钟信号6331025525201255合成正弦信号01270 31 63图1 正弦信号采样合成图2.数字式移相信号发生器可产生两路同频率的正弦信号，可以通过 6 位开关对相位差进行预其框图为图 2 所示：数字式移相信号发生器频率显示D/A转换A 数字输出B 数字输出A 模拟输出B 模拟输出图 2 两路同频率的正弦信号框图3.利用 FPGA 将正弦波一个周期的 256 个采样信号依次通过 D/A 输出，以产生一个标准的正弦波。D/A 采用 8 位的 D/
5、A 转换器 DAC0800，其器件参数请查阅 DAC0800 使用手册。4.正弦波频率显示由 PIN1MHZ_1 模块、多频信号源模块、测频控制模块、CNT 计数模块、32 位锁存器模块及频率显示模块组成，此为频率计设计。四 要求的设计成果1 基本要求：在 QuartusII 软件中新建原理图文件，编译，仿真，锁定管脚并下载到目标芯片。用示波器测试输出，可观查到两路同频率的可移相的正弦信号。(1) 根据设计要求 , 设计系统的原理框图，说明系统中各主要组成部分的功能；(2) 在 QuartusII 软件中， 编写各个模块 VHDL 源程序；并上机调试通过；(3) 根据软件编好用于系统仿真的测试
6、文件；(4) 编好用于硬件验证的管脚锁定文件；(5) 记录系统仿真验证结果；2 备选要求：学生可根据课堂教学对EDA 技术及应用所掌握知识点的实际情况，制定设计方案，从而形成难易程度不同的设计方法。注意：基本要求学生必须完成，备选要求不对所有学生作严格要求，学有余力的学生可以在基本要求完成的前提下，选择备选要求。一般来说，测频精度越高，考查评价就越高。 五 进程安排表 1 进度安排及学时分配表序号 课程设计内容 学时分配 备注1 集中学生学习课程设计的关键理论知识、分配设计任务、明确设计要求、查找资料等。 2 天2 根据任务的要求进行方案构思，初选方案，绘制系统原理框图并与指导教师讨论，方案定
7、稿。 1 天完成各模块的 VHDL 程序设计、编译和时序仿真 6 天3编程、下载，结合硬件平台，进行调试。完成顶层文件图绘制，对编制好的封图交给老师检查，并按照老师要求修改。2 天4 撰写课程设计说明书、将顶层文件图绘制在 A4 图纸上 2 天5 答辩及验收课程设计 2 天合计 15 天六、主要参考资料1 侯伯享. VHDL 硬件描述语言与数字逻辑电路设计. 西安：西安电子科技大学出版,20102 潘松. EDA 技术实用教程. 成都：电子科技大学出版社,20103 李玉山. 电子系统集成设计技术. 北京：电子工业出版社，2010.6.4 李国丽.EDA 与数字系统设计.北京：机械工业出版社,20095 周彩宝.VHDL 语言及其应用. 上海:华东计算机技术研究所：20096 谭会生.EDA 技术中和应用实例与分析.西安:西安电子科技大学出版社,2008 指导教师（签名）：20 年 月 日课程设计成绩评定表项 目 比例 得 分平时成绩（百分制记分） 30%业务考核成绩（百分制记分） 70%总评成绩（百分制记分） 100%成绩评定评定等级 优 良 中 及格 不及格指导教师（签名）：20 年 月 日
