EDA(FPGA)DDS信号发生器课程设计实验报告

《电子系统实验报告》课程设计总结报告题目：DDS信号发生器设计人员：学号：同组人员：班级：指导老师：日期：DDS信号发生器一主要功能要求：本课程系统DDS信号发生器设计我们组利用FPGA生成DDS函数信号发生器内核和利用89S52单片机最小系统实现频率字输出和波形选择。DDS模块与单片机的通信采用SPI串口协议。系统的16位频率字输出采用单片机的SPI串口协议输出，在DDS模块内部采用16位移位存放器和16位锁存器进行串行数据到并行数据的转换。从而实现单片机到DDS模块的通信。DDS模块由频率累加器、相位累加器、波形查找表、D/A模块组成。且系统时钟频率工作于75MHZ。频率和相位累加器采用32位累加器。波形查找表由三个ROM表组成，分别存储正弦波、方波、三角波的量化数据。再用一个三选一选择器作为波形输出的控制器件，控制信号由单片机输出。二进制振幅键控的数字基带信号由VHDL语言生成M序列的二进制信号。正弦波信号由正弦波表输出。二者再进过一个乘法器，再到D/A模块。由此完成2ASK模块的设计。二进制振幅键控的数字基带信号由VHDL语言生成M序列的二进制信号。进过二选一模块选择移位全零或者全一，查ROM表，选择移位180度或者0度，再到D/A。由此完成2PSK模块设计。〔注：正弦波进行1024次量化采用公式512+511*sin〔6.18/1024*k〕------k值为1到1024对方波进行1024次量化采用前512位量化数值全为1023后512位量化数值全为0三角波进行1024次量化采用.7…………7.5.3.1的方式进行量化〕二整体设计框图及整机概述1602液晶显示1602液晶显示AT89S52按键SPI16移位存放器16位锁存器(频率字处理模块〕波形地址加法器和锁存器3选一正弦波表方波表三角波表D/AA模块M序列乘法器ASK信号相位控制字二选一正弦波表二选一D/AB模块三系统实现的功能〔1〕可显示信号发生器输出波形与频率。〔2〕正弦波、方波、三角波输出频率范围为35HZ~1.17MHZ。〔3〕具有频率设置功能。〔4〕输出信号频率稳定度优于0.1。〔5〕输出电压幅值：在5K负载电阻上的电压峰峰值Vopp>=1V。〔6〕输出信号能够移2种相位。〔7〕用数字示波器观察时比拟好。四、DDS模块各局部原理图 单片机与DDS模块通信接口局部 锁相环模块 频率字处理模块波形存储表及3选1选择器 2ASK 相位调制〔2PSK〕和2ASK和2PSK选择模块系统软件流程图及流程说明标志00初始化初始化LCD1602按键扫描LCD显示波形频率按键选择标志00标志01标志02标志03标志04标志05标志06标志07标志09标志10标志11标志12频率加20hz频率加100hz频率加1khz频率加10khz频率加100khz频率减20hz频率减100hz频率减1khz频率减10khz频率减100khz1011选择方波01 选择三角波00 选择sin六.程序SPI.h模块#ifndef_spi_h_#define_spi_h_#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitcs=P2^0;sbitsck=P2^1;sbitd_out=P2^2;uintbdatadate;sbitsend_bit=date^7;ucharget1=0,get2=0;voiddelayus(ucharn){ucharx,y;for(x=n;x>0;x--)for(y=2;y>0;y--);}voidsend(uintsend_date) //用于发送信号的器件{ ucharnum=0; date=send_date; cs=1; sck=1; delayus(20); cs=0; delayus(20); for(;num<16;num++) { sck=0; delayus(5); d_out=send_bit; delayus(20); sck=1; delayus(20); date=date<<1; } cs=1; delayus(5);}voidsend1(uintsend_date) //用于发送信号的器件{ ucharnum=0; date=send_date; cs=1; sck=1; delayus(20); cs=0; delayus(20); for(;num<16;num++) { sck=0; delayus(5); d_out=send_bit; delayus(20); sck=1; delayus(20); date=date<<1; } cs=1; delayus(5);}voidget_spi() interrupt0 //用于接收信号的器件{ ucharnum=0; EX0=0;// EA=0; while(sck==0); for(;num<8;num++) { get1=get1<<1; while(sck==1); while(sck==0); // if(d_out==1) get1=get1|0x01; elseget1=get1|0x00; } while(sck==0); for(num=0;num<8;num++) { get2=get2<<1; while(sck==1); while(sck==0); // if(d_out==1) get2=get2|0x01; elseget2=get2|0x00; } //EA=1; IE0=0; EX0=1;}#endifKey44.h#ifndef__KEY_H__#define__KEY_H__#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharcodetable[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};/*********************************************************************名称:Delay_1ms()*功能:延时子程序，延时时间为1ms*x*输入:x(延时一毫秒的个数)*输出:无***********************************************************************/voidDelay_1ms(uinti){ ucharx,j; for(j=0;j<i;j++) for(x=0;x<=148;x++); }/*********************************************************************名称:Keyscan()*功能:实现按键的读取。下面这个子程序是按处理矩阵键盘的根本方法处理的。*输入:无*输出:按键值***********************************************************************/ucharKeyscan(void){ uchari,j,temp,Buffer[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; for(j=0;j<4;j++) { P1=Buffer[j]; /*以下三个_nop_();作用为让P1口的状态稳定*/// _nop_();// _nop_();// _nop_(); temp=0x10; for(i=0;i<4;i++) { if(!(P1&temp)) { return(i+j*4); //返回取得的按键值 } temp<<=1; } }}#endifLcd1602.h#ifndef__LCD1602_H__#define__LCD1602_H__#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//这三个引脚参考资料sbitE=P2^7; //1602使能引脚sbitRW=P2^6; //1602读写引脚 sbitRS=P2^5; //1602数据/命令选择引脚/*********************************************************************名称:delay()*功能:延时,延时时间大概为140US。*输入:无*输出:无***********************************************************************/voiddelay(){ inti,j; for(i=0;i<=10;i++) for(j=0;j<=2;j++);}/*********************************************************************名称:Convert(ucharIn_Date)*功能:因为电路设计时，P0.0--P0.7接法刚好了资料中的相反，所以设计该函数。*输入:1602资料上的值*输出:送到1602的值***********************************************************************/ucharConvert(ucharIn_Date){uchari,Out_Date=0,temp=0;for(i=0;i<8;i++){temp=(In_Date>>i)&0x01; Out_Date|=(temp<<(7-i));}returnOut_Date;}/*********************************************************************名称:enable(uchardel)*功能:1602命令函数*输入:输入的命令值*输出:无***********************************************************************/voidenable(uchardel){ P0=Convert(del); RS=0; RW=0; E=0; delay(); E=1; delay();}/*********************************************************************名称:write(uchardel)*功能:1602写数据函数*输入:需要写入1602的数据*输出:无***********************************************************************/voidwrite(uchardel){ P0=Convert(del); RS=1; RW=0; E=0; delay(); E=1; delay();}/*********************************************************************名称:L1602_init()*功能:1602初始化，请参考1602的资料*输入:无*输出:无***********************************************************************/voidL1602_init(void){ enable(0x01); enable(0x38); enable(0x0c); enable(0x06); enable(0xd0);}/*********************************************************************名称:L1602_char(ucharhang,ucharlie,charsign)*功能:改变液晶中某位的值，如果要让第一行，第五个字符显示"b"，调用该函数如下 L1602_char(1,5,'b')*输入:行，列，需要输入1602的数据*输出:无***********************************************************************/voidL1602_char(ucharhang,ucharlie,charsign){ uchara; if(hang==1)a=0x80; if(hang==2)a=0xc0; a=a+lie-1; enable(a); write(sign);}/*********************************************************************名称:L1602_string(ucharhang,ucharlie,uchar*p)*功能:改变液晶中某位的值，如果要让第一行，第五个字符开始显示"abcdef"，调用该函数如下 L1602_string(1,5,"abcdef;")*输入:行，列，需要输入1602的数据*输出:无***********************************************************************/voidL1602_string(ucharhang,ucharlie,uchar*p){ uchara; charq=0; if(hang==1)a=0x80; if(hang==2)a=0xc0; a=a+lie-1; enable(a); while(1) { if(*(p+q)=='\0')break; write(*(p+q)); q++; }}#endif主程序include<reg52.h>#include<spi.h>#include<Key44.h>#include<lcd1602.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineulongunsignedlongintsbitd1 = P2^3;sbitd0= P2^4;ulong s_data;ulongm,n,c;ucharKey_Value,Key_Value1;/***********************************************************/voiddisplay(unsignedlongintt){ulongt1,t2,t3,t4,t5,t6,t7;// t8=t%100000000; t7=t%10000000; t6=t%1000000;t5=t%100000; t4=t%10000; t3=t%1000; t2=t%100; t1=t%10;// L1602_char(1,7,t8/10000000+48); L1602_char(1,8,t7/1000000+48); L1602_char(1,9,t6/100000+48);L1602_char(1,10,t5/10000+48); L1602_char(1,11,t4/1000+48);L1602_char(1,12,t3/100+48); L1602_char(1,13,t2/10+48);L1602_char(1,14,t1+48);}voiddisplay1(uchart){intt1; t1=t%10;L1602_char(2,4,t1+48);}voiddisplay2(uchart){intt1; t1=t%10;L1602_char(2,9,t1+48);}voidmain(){s_data=0x0001;send(s_data);L1602_init();L1602_string(1,1,"fout=");L1602_string(1,15,"Hz");L1602_string(2,1,"d1=");L1602_string(2,6,"d0=");L1602_string(2,12,"fbo");display(35);display1(d1);display2(d0); while(1) {P1=0xf0; if(P1!=0xf0) { Delay_1ms(15); //按键消抖 if(P1!=0xf0) {Key_Value=Keyscan()%10; Key_Value1=Keyscan()/10; if(Key_Value==0&&Key_Value1==0)//20dejia {s_data=s_data+0x0001;if(s_data==65535) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); } if(Key_Value==1&&Key_Value1==0) //100dejia { s_data=s_data+0x0006; if(s_data==65535) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); } if(Key_Value==2&&Key_Value1==0) //1kdejia { s_data=s_data+0x0040; if(s_data==65535) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); } if(Key_Value==3&&Key_Value1==0) //10kdejia{s_data=s_data+0x0280;if(s_data==65535) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); } if(Key_Value==4&&Key_Value1==0) // 100kdejia {s_data=s_data+0x1900; if(s_data==65535) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); }/****************************************************************************************/ if(Key_Value==5&&Key_Value1==0)// 20dejian { s_data=s_data-0x0001; if(s_data==0) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); } if(Key_Value==6&&Key_Value1==0) //100dejian {s_data=s_data-0x0006; if(s_data==0) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); } if(Key_Value==7&&Key_Value1==0) //1kdejian {s_data=s_data-0x0040; if(s_data==0) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); } if(Key_Value==8&&Key_Value1==0) //10kdejian {s_data=s_data-0x0280; if(s_data==0) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); }if(Key_Value==9&&Key_Value1==0) // 100kdejian {s_data=s_data-0x1900; if(s_data==0) { s_data=0x0001; } send(s_data); n=(s_data+1)*18; display(n); Delay_1ms(100); }/*********************************************************************************//*********************************************************************************/ if(Key_Value==0&&Key_Value1==1) //d0