正負脈寬調(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
首先詳細說明一下正負脈寬數(shù)控的原理。所以正負脈寬數(shù)控就是直接直接輸入脈沖信號的正脈寬數(shù)和負脈寬數(shù)，當然，正負脈寬數(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)計一個正負脈寬數(shù)控調(diào)制信發(fā)生器。要求能夠輸出正負脈寬數(shù)控的脈沖波、正脈沖調(diào)制的脈沖波和負脈沖調(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程序進行編譯并仿真，對程序的錯誤進行修改。
6、 編譯仿真無誤后，根據(jù)用戶自己的要求進行管腳分配。分配完成后，再 進 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，當設(shè)計文件加載到目標器件后，確認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。
