基于触摸屏输入的任意波形发生器的设计与实现

论文摘要

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。

论文目录

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