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基于触摸屏输入的任意波形发生器的设计与实现

作　者: 蔡翔
导　师: 赵孔新
学　校: 长春工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 任意波形发生器直接数字频率合成触摸屏现场可编程门阵列 S3C2440
分类号: TM935
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
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内容摘要

随着现代电子技术的飞速发展和测试对象的不断丰富,各个领域对信号源的技术要求也越来越高。研究高质量,多样化,适合市场需求的信号源有着积极的意义。作为一种新型的通用信号源,任意波形发生器改变了以往信号发生器功能简单,无法输出复杂信号的缺点,近年来得到了飞速发展,在电子测量、科学实验、工业生产等领域广泛应用。直接数字频率合成技术(DDS)是第三代频率合成技术,具有频率分辨率高,频率变换速度快、相位噪声低,易于扩展和数字化集成等特点,是任意波形发生器的理论技术基础。现场可编程门阵列(FPGA)为DDS技术的实现提供了方便灵活的解决方案。论文采用三星S3C2440微处理器作为系统控制核心,利用FPGA实现直接数字频率合成技术,完成了任意波形发生器的硬件设计与测试。改变了以键盘输入为主的传统操作方式,增加触摸屏操作,不但简化了仪器操作,使操作人员所触即所得,还能够通过触摸屏完成任意波形的输入与编辑。论文主要包括以下几方面内容：(1)论述了研制任意波形发生器的意义,并对任意波形发生器的理论基础进行介绍,包括DDS的基本原理及性能特点。(2)完成了以三星S3C2440微处理器为核心的系统控制单元设计。采用触摸屏作为输入设备,实现用户自定义波形输入。(3)结合任意波形发生器的技术指标,确定了采用FPGA实现DDS模块的技术方案,并利用QuartusⅡ完成了基本DDS的功能设计。(4)完成了模拟通道的设计。根据DDS频谱特点,设计了7阶椭圆滤波器对信号进行滤波处理。信号通过偏置,衰减和放大后最终输出。(5)完成基于三星S3C2440微处理器硬件平台的底层软件驱动设计。通过系统测试表明,本系统可以产生正弦波,三角波,锯齿波,方波等常见波形,最高频率75MHz,还能产生1MHz的任意波。基本达到预期设计目标。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章引言  6-10
  1.1 任意波形发生器发展概述  6-7
  1.2 国内外发展动态  7-8
  1.3 论文的研究内容  8
  1.4 技术指标  8-10
第二章任意波形发生器理论基础  10-14
  2.1 频率合成技术概述  10-11
  2.2 DDS的基本原理  11-12
  2.3 DDS的性能特点  12
  2.4 DDS理想输出特性  12-14
第三章任意波形发生器的硬件电路设计  14-35
  3.1 系统总体结构  14
  3.2 微处理器控制模块  14-18
  3.3 显示与触摸屏输入模块  18-22
  3.4 DDS模块  22-24
  3.5 D/A转换模块  24-30
  3.6 模拟通道设计  30-35
第四章基于FPGA的DDS设计  35-39
  4.1 FPGA开发工具  35
  4.2 DDS主要模块设计  35-39
第五章任意波形发生器的软件设计  39-50
  5.1 S3C2440启动代码  39-40
  5.2 底层软件程序  40-50
第六章系统测试与验证  50-55
  6.1 系统测试  50-53
  6.2 硬件调试遇到的问题  53-55
结论  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-59
附录1  59-60
附录2  60-61
附录3  61-63
作者简介  63
攻读硕士学位期间研究成果  63-64

基于触摸屏输入的任意波形发生器的设计与实现

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