在人類社會向著工業(yè)化、信息化社會邁進的信息社會里,隨機信號的發(fā)展與應用已越來越受重視。隨機信號已廣泛應用在不同學科的各個領域中。論文介紹了一種基于FPGA隨機脈沖信號發(fā)生器的設計方案,其中包括隨機脈沖信號發(fā)生模塊以及DDS信號發(fā)生模塊的硬件實現方法和軟件實現方法,并對輸出波形進行了仿真與檢測,得到了統(tǒng)計特性符合設計需求的隨機脈沖信號。 隨機脈沖信號發(fā)生器設計的理論依據是核衰變本身所具有的隨機性而出現的統(tǒng)計漲落特性,使得核信號在時間上的統(tǒng)計特性服從泊松分布,在幅度上的統(tǒng)計特性服從高斯分布。本設計的關鍵就是要實現輸出信號在時間上和幅度上有較好的統(tǒng)計特性。設計選用EP2C5Q208作為核心控制芯片,結合Verilog硬件編程語言的特點,采用自上而下分層的模塊化設計方法,在開發(fā)集成環(huán)境Quartus Ⅱ下對隨機脈沖信號發(fā)生器的各個功能模塊進行綜合、優(yōu)化、布局布線和時序仿真驗證。 論文取得的主要成果有：①根據核脈沖的分布特征和隨機性理論,建立了隨機脈沖信號的數理模型；②設計了隨機信號發(fā)生器的外圍電路,開發(fā)了隨機信號發(fā)生器配套軟件,研制了隨機信號發(fā)生器試驗樣機；③設計實現隨機信號和基本信號波形輸出...

【文章頁數】：54 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 選題依據及研究意義
    1.2 國內外研究現狀
    1.3 論文結構介紹
第2章 隨機脈沖信號的設計理論基礎及設計依據
    2.1 射線與物質作用的隨機性
        2.1.1 γ射線與物質的相互作用
        2.1.2 α粒子與物質的相互作用
        2.1.3 β射線與物質相互作用
    2.2 核脈沖信號的時域特性
        2.2.1 核衰變計數率的分布特性
        2.2.2 核信號幅度上的分布特性
        2.2.3 核信號時間上的分布特性
    2.3 隨機數發(fā)生機制
        2.3.1 均勻分布的隨機數實現方法
        2.3.2 高斯分布的隨機數實現方法
        2.3.3 指數分布的隨機數實現方法
第3章 系統(tǒng)設計方案
    3.1 系統(tǒng)整體設計方案
        3.1.1 隨機脈沖發(fā)生模塊
        3.1.2 DDS模塊
    3.2 系統(tǒng)選型
        3.2.1 FPGA芯片選型
        3.2.2 電平轉換芯片選型
    3.3 系統(tǒng)主要性能指標
    3.4 設計開發(fā)環(huán)境及編程語言
        3.4.1 FPGA結構特點
        3.4.2 FPGA設計流程
        3.4.3 Verilog硬件描述語言
        3.4.4 FPGA硬件開發(fā)工具
第4章 隨機脈沖信號發(fā)生器的硬件設計
    4.1 系統(tǒng)電源電路
    4.2 時鐘和復位電路
    4.3 系統(tǒng)配置電路
    4.4 系統(tǒng)信號輸出電路
    4.5 設計需注意事項
第5章 隨機脈沖信號發(fā)生器的軟件設計
    5.1 隨機脈沖發(fā)生器軟件模塊
        5.1.1 均勻分布隨機數發(fā)生模塊
        5.1.2 指數分布隨機數的發(fā)生模塊
        5.1.3 高斯分布隨機數的發(fā)生模塊
    5.2 DDS模塊的軟件實現
        5.2.1 DDS模塊設計
        5.2.2 相位累加器的設計
        5.2.3 累加器的設計
        5.2.4 DDS模塊編程實現
第6章 系統(tǒng)調試與指標測定
    6.1 系統(tǒng)程序下載與配置
    6.2 隨機信號發(fā)生模塊波形仿真及測試
        6.2.1 隨機信號發(fā)生模塊波形仿真
        6.2.2 隨機脈沖信號發(fā)生模塊波形的統(tǒng)計分布特性檢驗
    6.3 DDS模塊波形仿真
結論
致謝
參考文獻
攻讀學位期間取得學術成果



本文編號：3748894