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2024-05-28 06:44

正負(fù)脈寬調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計實驗

    正負(fù)脈寬調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計
    一、      實驗?zāi)康?br />     1、 在掌握可控脈沖發(fā)生器的基礎(chǔ)上了解正負(fù)脈寬數(shù)控調(diào)制信號發(fā)生的原理。
    2、 熟練的運用示波器觀察實驗箱上的探測點波形。
    3、 掌握時序電路設(shè)計的基本思想。
    二、      實驗原理
    首先詳細(xì)說明一下正負(fù)脈寬數(shù)控的原理。所以正負(fù)脈寬數(shù)控就是直接直接輸入脈沖信號的正脈寬數(shù)和負(fù)脈寬數(shù),當(dāng)然,正負(fù)脈寬數(shù)一旦定下來,脈沖波的周期也就確定下來了。其次是調(diào)制信號,調(diào)制信號有很多種,有頻率調(diào)制、相位調(diào)制、幅度調(diào)制等等,本實驗中僅對輸出的波形進(jìn)行最簡單的數(shù)字調(diào)制,另外為了EDA設(shè)計的靈活性,實驗中要求可以輸出非調(diào)制波形、正脈沖調(diào)制和負(fù)脈沖調(diào)制。非調(diào)制波形就是原始的脈沖波形;正脈沖調(diào)制就是在脈沖波輸出‘1’的期間用輸出另一個頻率的方波,而在脈沖波為‘0’器件還是原始波形;負(fù)脈沖調(diào)制正好與正脈沖調(diào)制相反,要求在脈沖波輸出為‘0’期間輸出另外一個頻率的方波,而在‘1’期間則輸出原始波形。為了簡化實驗,此處的調(diào)制波形(另外一個頻率的方波)就用原始的時鐘信號。其具體的波形如下圖4-11-1所示:
    圖4-11-1   調(diào)制波形
    三、      實驗內(nèi)容
    本實驗的任務(wù)是設(shè)計一個正負(fù)脈寬數(shù)控調(diào)制信發(fā)生器。要求能夠輸出正負(fù)脈寬數(shù)控的脈沖波、正脈沖調(diào)制的脈沖波和負(fù)脈沖調(diào)制的脈沖波形。實驗中的時鐘信號選擇時鐘模塊的1.5MHz信號,用撥擋開關(guān)模塊的K1——K4作為正脈沖脈寬的輸入,用K5——K8作為負(fù)脈沖脈寬的輸入,用按鍵開關(guān)模塊中的BT1作為模式選擇鍵,每按下一次,輸出的脈沖波形改變一次,依次為原始脈沖波、正脈沖調(diào)制波和負(fù)脈沖調(diào)制波形。波形輸出直接從FPGA的IO端口輸出用示波器觀察輸出波形的改變。
    四、      實驗步驟
    1、 打開QUARTUSII軟件,新建一個工程。
    2、 建完工程之后,再新建一個VHDL File,打開VHDL編輯器對話框。
    3、 按照實驗原理和自己的想法,在VHDL編輯窗口編寫VHDL程序,用戶可參照光盤中提供的示例程序。
    4、 編寫完VHDL程序后,保存起來。方法同實驗一。
    5、 對自己編寫的VHDL程序進(jìn)行編譯并仿真,對程序的錯誤進(jìn)行修改。
    6、 編譯仿真無誤后,根據(jù)用戶自己的要求進(jìn)行管腳分配。分配完成后,再  進(jìn)  行全編譯一次,以使管腳分配生效。
    7、 根據(jù)實驗內(nèi)容用實驗導(dǎo)線將上面管腳分配的FPGA管腳與對應(yīng)的模塊連接起來。
    如果是調(diào)用的本書提供的VHDL代碼,則實驗連線如下:
    CLK:FPGA時鐘信號,接數(shù)字時鐘信號CLOCK1,并將時鐘設(shè)為750KHZ。
    MODE:信號模式選擇,接一個按鍵開關(guān)BT1。
    N[3..0]: 負(fù)脈沖控制信號,接四個撥動開關(guān)K4、K3、K2、K1。
    P[3..0]:正脈沖控制信號,按四個撥動開關(guān)K8、K7、K6、K5。
    FOUT:信號輸入,按FPGA的一個IO端口。
    8、 用下載電纜通過JTAG口將對應(yīng)的sof文件加載到FPGA中。觀察實驗結(jié)果是否與自己的編程思想一致。
    五、      實驗結(jié)果及現(xiàn)象
    以設(shè)計的參考示例為例,當(dāng)設(shè)計文件加載到目標(biāo)器件后,確認(rèn)信號連接線已正確連接,撥動八位撥動開關(guān),使K1-K4中至少有一個為高電平,K5-K8至少有一個為高電平,此時從信號輸出端口用示波器可以觀測到一個矩形波,其高低電平的占空比為K1-K4高電平的個數(shù)與K5-K8高電平個數(shù)的比。按下BT1按鍵后,矩形波發(fā)生改變,輸出如圖4-11-1所示的調(diào)制波形.
    六、      實驗報告
    1、    繪出仿真波形,并作說明。
    2、    將實驗原理、設(shè)計過程、編譯仿真波形和分析結(jié)果、硬件測試結(jié)果記錄下來。