方波发生器实验报告.docx

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方波发生器实验报告

方波发生器及其调制

一、实验内容

设计一方波信号发生器，采用ROM进行一个周期数据存储，并通过地址发生器产生方波信号。

并通过控制端输入a对方波信号进行调幅和调频。

ROM（4位地址16位数据）

二、实验原理

方波信号发生器是由地址发生器和方波数据存储器ROM两块构成，输入为时钟脉冲，输出为8位二进制。

1地址发生器的原理

地址发生器实质上就是计数器，ROM的地址是4位数据，相当于16位循环计数器。

2.只读存储器ROM的设计

（1）、VHDL编程的实现

①基本原理：

为每一个存储单元编写一个地址，只有地址指定的存储单元才能与公共的I/O相连，然后进行存储数据的读写操作。

②逻辑功能：

地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据。

3．调幅与调频

通过输入信号a（3位数据），选择不同调制，如

a=000,2分频

a=001,4分频

a=010，8分频

a=011，16分频

a=100，2倍调幅

a=101，4倍调幅

a=110，8倍调幅

a=111，16倍调幅

分频原理：

偶数分频，即分频系数N=2n（n=1,2,…）,若输入的信号频率为f，那么分频器的输出信号的频率为f/2n（n=1,2,…）。

调幅原理：

通过移位寄存器改变方波幅值（左移）。

三、设计方案

1.基于VHDL编程的设计

在地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据，系统框图如下:

方波数据存储ROM

地址发生器

FPGA

分频和调幅

四、原理图

1、VHDL编程的实现

（1）、顶层原理图

（2）、地址发生器的VHDL语言的实现

libraryieee;

useieee.std_logic_1164.all;

useieee.std_logic_unsigned.all;

useieee.std_logic_arith.all;

entityaddr_countis

port

（

clk1khz:

instd_logic;

qout:

outintegerrange0to15

）;

endaddr_count;

architecturebehaveofaddr_countis

signaltemp:

integerrange0to15;

begin

process（clk1khz）

begin

if（clk1khz'eventandclk1khz='1'）then

if（temp=15）then

temp<=0;

else

temp<=temp+1;

endif;

endif;

qout<=temp;

endprocess;

endbehave;

（3）ROM的VHDL语言的实现

libraryieee;

useieee.std_logic_1164.all;

useieee.std_logic_unsigned.all;

useieee.std_logic_arith.all;

entityromis

port

（

addr:

instd_logic_vector（3downto0）;

en:

instd_logic;

qout:

outstd_logic_vector（7downto0）

）;

endrom;

architecturebehaveofromis

typememoryisarray（0to15）ofstd_logic_vector（7downto0）;

constantrom:

memory:

=（"00000000","00000000","00000000","00000000","00000000","00000000","00000000","00000000",

"00000010","00000010","00000010","00000010","00000010","00000010","00000010","00000010"）;

begin

process（en,addr）

variabletemp:

integerrange0to15;

begin

if（en='1'）then

temp:

=conv_integer（addr）;

qout<=rom（temp）;

else

qout<=（others=>'Z'）;

endif;

endprocess;

endbehave;

（4）调幅与调频程序

entitytiaozhiis

port（

data:

instd_logic_vector（7downto0）;

a:

instd_logic_vector（2downto0）;

clk:

instd_logic;

sl_in:

instd_logic;

clk1:

outstd_logic;

qout:

outstd_logic_vector（7downto0）

）;

endtiaozhi;

architecturebehaveoftiaozhiis

signalcount:

std_logic_vector（15downto0）;

signalq1:

std_logic_vector（7downto0）;

signalq2:

std_logic_vector（7downto0）;

signalq3:

std_logic_vector（7downto0）;

signalq4:

std_logic_vector（7downto0）;

begin

process（clk,count,a,q1,q2,q3,q4）

begin

if（clk'eventandclk='1'）then

count<=count+1;

q1<=data（6downto0）&sl_in;

q2<=q1（6downto0）&sl_in;

q3<=q2（6downto0）&sl_in;

q4<=q3（6downto0）&sl_in;

endif;

endprocess;

process（a）

begin

caseais

when"000"=>clk1<=count

（1）;

when"001"=>clk1<=count

（2）;

when"010"=>clk1<=count（3）;

when"011"=>clk1<=count（4）;

when"100"=>qout<=q1;

when"101"=>qout<=q2;

when"110"=>qout<=q3;

when"111"=>qout<=q4;

endcase;

endprocess;

endbehave;

（5）仿真结果如下

产生的方波信号

当控制端输入为：

101时，4倍调幅

当控制端输入为100时，2倍调幅

当控制端输入为110时，8倍调幅

当控制端输入为111时，16倍调幅

当控制端输入为000时，2分频

当控制端输入为001时，4分频

当控制端输入为010时，8分频

当控制端输入为011时，16分频

五设计总结

1.评估

在这次EDA实验设计中，我们完成的是一个方波信号发生器的设计，在这次设计中，让我们了解到了ROM，地址发生器，分频和调幅的设计方法，进一步掌握了Quartus‖的常见使用方法，并掌握了方波信号发生器的设计原理，对我们来说，此次实验的收获在于数据存储器ROM的设计，我们相信，这对于以后的实验将会有很大的帮助。

此次的实验还算成功，从电路模块的设计到电路的仿真成功能独立完成，这是对自己的一次很大的鼓励，我们相信，以后的课程将会学的更好。

2.

问题：

不能对信号clk进行调幅，要重新产生一个方波信号才能调幅

解决：

通过循环计数器产生多电平方波，再对其进行移位，得到调幅信号