【摘要】： 函數(shù)發(fā)生器又名任意波形發(fā)生器,是一種常用的信號源,廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等現(xiàn)代電子技術(shù)領(lǐng)域。信號發(fā)生器的核心技術(shù)是頻率合成技術(shù),主要方法有:直接模擬頻率合成、鎖相環(huán)頻率合成(PLL)、直接數(shù)字合成技術(shù)(DDS)。DDS是開環(huán)系統(tǒng),無反饋環(huán)節(jié),輸出響應(yīng)速度快,頻率穩(wěn)定度高。因此直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是目前頻率合成的主要技術(shù)之一,其輸出信號具有相對較大的帶寬、快速的相位捷變、極高的相位分辨率和相位連續(xù)等優(yōu)點。本文的主要工作是采用SOPC結(jié)合虛擬儀器技術(shù),進(jìn)行DDS智能函數(shù)發(fā)生器的研制。 本文介紹了虛擬儀器技術(shù)的基本理論,簡要闡述了儀器驅(qū)動程序、VISA等相關(guān)技術(shù)。對SOPC技術(shù)進(jìn)行了深入的研究:SOPC技術(shù)是基于可編程邏輯器件的可重構(gòu)片上系統(tǒng),它作為SOC和CPLD/FPGA相結(jié)合的一項綜合技術(shù),結(jié)合了兩者的優(yōu)點,集成了硬核或軟核CPU、DSP、鎖相環(huán)、存儲器、I/O接口及可編程邏輯,可以靈活高效地解決SOC方案,而且設(shè)計周期短,設(shè)計成本低,非常適合本設(shè)計的應(yīng)用。本文還對基于DDS原理的設(shè)計方案進(jìn)行了分析,介紹了DDS的基本理論以及數(shù)學(xué)綜合,在研究DDS原理的基礎(chǔ)上,利用SOPC技術(shù),在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)了整個函數(shù)發(fā)生器的硬件集成。 本文就函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計制定了整體方案,對軟硬件設(shè)計原理及實現(xiàn)方法進(jìn)行了具體的介紹,包括整個系統(tǒng)的硬件電路,SOPC片上系統(tǒng)和PC端軟件的設(shè)計。在設(shè)計中,LabVIEW波形編輯軟件和函數(shù)發(fā)生器二者采用異步串口進(jìn)行通信。利用LabVIEW的強(qiáng)大功能,把波形的編輯,系統(tǒng)的設(shè)置放到計算機(jī)上完成,具有人機(jī)界面友好、系統(tǒng)升級方便、節(jié)約硬件成本等諸多優(yōu)勢。同時充分利用了FPGA內(nèi)部大量的邏輯資源,將DDS模塊和微處理器模塊集成到一個單片F(xiàn)PGA上,改變了傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計思路。通過對系統(tǒng)仿真和實際測試,結(jié)果表明該智能型函數(shù)發(fā)生器不僅能產(chǎn)生理想的輸出信號,還具有集成度高、穩(wěn)定性好和擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP346
【圖文】：

動測試系統(tǒng)的硬件環(huán)節(jié)，降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本和維護(hù)成本。虛擬儀器能同時對多個參數(shù)進(jìn)行實時高效的測量，信號傳輸大部分采用數(shù)字信號的形式，數(shù)據(jù)處理也主要依賴軟件來實現(xiàn)，大大降低了環(huán)境干擾和系統(tǒng)誤差的影響。用戶可以隨時根據(jù)需要調(diào)整虛擬儀器的功能，實現(xiàn)一機(jī)多用。因此，使用虛擬儀器比傳統(tǒng)儀器更經(jīng)濟(jì)。(4)良好的人機(jī)界面虛擬儀器的操控界面是采用圖形化編程技術(shù)實現(xiàn)的一種虛擬面板或稱為軟面板。可以模擬傳統(tǒng)儀器面板的設(shè)計風(fēng)格來設(shè)計，也可以由用戶根據(jù)實際需要定制設(shè)計。測量結(jié)果可以通過計算機(jī)屏幕以曲線、圖形、數(shù)據(jù)表格等形式顯示。(5)與其他設(shè)備互聯(lián)的能力虛擬儀器通常具備標(biāo)準(zhǔn)化的總線或通信接口，具有與其他設(shè)備互聯(lián)的能力。虛擬儀器能夠通過以太網(wǎng)與Intemet相連，或者通過現(xiàn)場總線完成對現(xiàn)場設(shè)備控制。這種互聯(lián)能力使虛擬儀器系統(tǒng)的功能顯著增加，應(yīng)用領(lǐng)域明顯擴(kuò)大[9l。

USB總線虛擬儀器系統(tǒng)速度較高，可擴(kuò)展性好，使用方便，而目前成本較低，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。2.1.3VlsA簡介在虛擬儀器的設(shè)計中，不同的通信協(xié)議(如串行通信、通用接口總線GPIB、vXI等)，它們因其本身固有的特性而互不兼容。工業(yè)上設(shè)備用到的并不止一種協(xié)議，因此VISA(虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu))應(yīng)運(yùn)而生，這種標(biāo)準(zhǔn)能使使用不同協(xié)議的設(shè)備工作在同一個系統(tǒng)中。用戶可以在LabVIEW中運(yùn)用VISA進(jìn)行通信，VISA可以非常簡單地服務(wù)于包含多功能的交叉通信協(xié)議的程序編制。虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)(VirtualInstrumentSoftwareArehiteeture，VISA)是一個FO接口軟件庫及其規(guī)范的總稱，是在LabVIEW程序中驅(qū)動程序間相互通信的底層功能模塊。VISA可以連接不同標(biāo)準(zhǔn)的1/0設(shè)備，如圖所示:

配套軟件管理系統(tǒng)。(2)可程控的任意波形信號的固件設(shè)計:高頻任意周期和波形信號的固件設(shè)計是本系統(tǒng)設(shè)計的核心，它需要快速、功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)產(chǎn)生處理系統(tǒng)、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和有效的數(shù)據(jù)產(chǎn)生算法。(3)嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計:嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計研制是整個系統(tǒng)設(shè)計的主要組成部分，它不僅要配合整個系統(tǒng)硬件實現(xiàn)儀器的系統(tǒng)功能，而月還負(fù)責(zé)和掌管系統(tǒng)硬件之間的一協(xié)調(diào)合作，并通過各種算法實現(xiàn)對信號的測量與控制。(4)信號調(diào)理部分的設(shè)計:對輸出信號實現(xiàn)寬頻帶、大范圍、多量程的智能程控濾波是系統(tǒng)設(shè)計的難點之一。3.2系統(tǒng)總的設(shè)計方案和實現(xiàn)原理整個系統(tǒng)由兩大部分組成:智能函數(shù)發(fā)生器和PC機(jī)軟件系統(tǒng)。二者的通信接口采用了UART。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉暢;張立成;蔣宏;杭亦文;;基于LabVIEW和SOPC的任意波形發(fā)生器設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2011年01期

2 肖炎根;;基于SOPC的DDS函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計[J];微計算機(jī)信息;2010年29期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 肖炎根;基于SOPC的DDS函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計[D];中南大學(xué);2011年

2 宋蕊;基于DDS的任意波形信號發(fā)生器[D];河北工程大學(xué);2012年

本文編號：2800444