1、课程设计说明书课程设计说明书 1 1 引言 简易多功能信号发生器是信号发生器的一种，在生产实践和科研领域中有着广 泛的应用。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需 要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备 上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信 号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种 波形信号,如正弦波,三角波,方波和锯齿波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航 等领域。 在本设计中它能够产生多种波形，如正弦波,三角波,方波和锯齿波等，并能实 现对各种波频率和幅度的改变。
2、正因为其在生活中应用的重要性，人们它做了大量 的研究，总结出了许多实现方式。可以基于 FPGA 、VHDL、单片机、DOS 技能、 数字电路等多种方法实现。 本设计是采用 VHDL 来实现的简易多功能信号发生器。它能产生正弦波,三角 波,方波和锯齿波。且对各种波形的要求如下： （1）根据按键选择不同的波形（实现正弦波,三角波,方波和锯齿波） ； （2）各波形的频率范围为 100Hz-20KHz； （3）各波形频率可调（通过按键控制频率的变化，步进值为 500Hz） ； （4）用 LED 数码管实时显示输出波形的频率值； （5）用按键控制实现输出信号的幅度调节（幅度调节为 2.5V 和 5V）
3、。 课程设计说明书课程设计说明书 2 2 EDA 技术介绍 2.1 EDA 介绍 EDA 是电子设计自动化（Electronic Design Automation）缩写。EDA 技术是以 计算机为工具，根据硬件描述语言 HDL（ Hardware Description language）完成的 设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及 对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。 硬件描述语言 HDL 是相对于一 般的计算机软件语言，如：C、PASCAL 而言的。HDL 语言使用与设计硬件电子系 统的计算机语言，它能描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接方式
4、。设计者可 利用 HDL 程序来描述所希望的电路系统，规定器件结构特征和电路的行为方式； 然后利用综合器和适配器将此程序编程能控制 FPGA 和 CPLD 内部结构，并实现相 应逻辑功能的的门级或更底层的结构网表文件或下载文件。目前，就 FPGA/CPLD 开发来说，比较常用和流行的 HDL 主要有 ABEL-HDL、AHDL 和 VHDL1。 几乎所有适于大学生做的数字逻辑电路实验都可以在计算机上利用 EDA (Electronic Design Automatic电子设计自动化)软件进行设计、仿真，只有极少量外 部配件不能在计算机上进行仿真。因此，在实验前期阶段，即实验预习阶段的主要 应用
5、工具是 EDA 软件，利用 EDA 软件可以设计、仿真实验课题，进行虚拟实验。 通过虚拟实验使实验者在进入真实实验前就能对预做的实验有相当的了解，甚至可 以预测到实验的结果。这样在实际做实验时，可以把许多设计型实验的难度降低， 同时能有更多的时间让实验者动手做实验，研究问题，提高实验效率。当前数字电 路设计已由计算机辅助设计进入到以计算机为主的设计时代。 2.2 VHDL 基本介绍 VHDL 是一种主要的硬件描述语言之一，硬件描述语言（HDL）是各种描述方法 中最能体现 EDA 优越性的描述方法。 所谓硬件描述语言， 实际上就是一种描述工具， 其描述的对象就是待设计电路系统的逻辑功能，实现该功
6、能的算法，选用的电路结 构以及其他各种约束条件等。通常要求 HDL 既能描述系统的行为，又能描述系统的 结构。 VHDL 语言是美国国防部与 20 世纪 80 年代后期，出于军事工业需要开发的。 1984 年 VHDL 被 IEEE 确定为标准的硬件描述语言。1993 年 IEEE 对 VHDL 进行了修 正，增加了部分新的 VHDL 命令与属性，增强了对系统的描述能力。 VHDL 涵盖面广，抽象描述强，支持硬件的设计，验证，综合和测试。VHDL 能 在多级别上对同一逻辑功能进行描述。VHDL 的基本结构包含一个实体和一个结构 体，而完整的 VHDL 结构还包括配置，程序包与库。各种硬件描述语言中，VHDL 的 课程设计说明书课程设计说明书 3 描述能力最强，因此运用 VHDL 进行复杂电路设计时，往往采用自顶向下结构化的 设计方法。 2.3 设计工具简介 Quartus II 是 Altera 公司的综合性 PLD 开发软件， 支持原理图、 VHDL、 VerilogHDL 以及 AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入
