基于FPGA和LabVIEW的信号发生器系统的设计

摘要

针对地区发展不平衡，西北地区部分高等院校存在教学仪器设备落后、实验设备不足和学生创新性实验较少等问题，本文以EDA技术与虚拟仪器技术的快速发展和广泛应用为出发点，以教学实验和科研使用的真实函数信号发生器为原型，提出一种以FPGA最小系统、外围D/A转换和波形调理电路为DDS下位机系统，以LabVIEW开发平台为上位机系统的信号发生器系统设计。
　　本研究通过LabVIEW上位机系统的虚拟平台，实现对公式波形、正弦波、三角波、方波和任意手绘波形的输出选择和输出参数的控制与调节，下位机系统通过UART串口完成对上位机系统控制命令和波形数据的采集，进而在FPGA中的DDS模块产生相应的输出波形；最后通过D/A转换电路和波形调理电路，完成数字波形到模拟波形的转换和输出模拟波形的调理。本设计满足输出波形自由选择，实现输出波形频率从1Hz到20MHz和波形幅值从0.1V到5V的调节，以及输出波形数据偏置等功能。本设计充分利用直接数字频率合成（DDS）技术，使得整个系统具有输出波形的频率分辨率高，频率切换时相位连续，输出相位噪声低和全数字化等特点。同时，本系统具有操作界面友好、性能稳定可靠、实时性高、可移植性强等优点。为新型仪器的研制与开发提供了一种新的思路和方法，在高校教学仿真实验仪器上有所创新，丰富了教学实验环节。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景和研究意义

1.2课题国内外研究现状

1.3课题研究的内容

1.4本文的组织结构

第二章 系统原理及开发流程介绍

2.1频率数字合成技术（DDS）原理介绍

2.2 FPGA系统开发过程

2.3 LabVIEW程序开发过程

第三章 系统整体设计

第四章 FPGA下位机系统设计

4.1 FPGA最小系统设计

4.2 FPGA外围电路设计

4.3 DDS系统设计

第五章 LabVIEW上位机系统设计

5.1 LabVIEW上位机系统前面板设计

5.2 LabVIEW上位机系统程序框图设计

第六章 系统的调试与结果分析

6.1系统调试

6.2结果分析

第七章 总结与展望

7.1本文总结

7.2研究工作展望

参考文献

附录

致谢

个人简历

在校期间发表学术论文清单