课程毀计说明崙C论丈丿
课程名称：电子技术课程设升
EEPROM的可编程波形发土器设计題目: 基于
T匕
院系:：电乞工程及其自动
1206161
班级：
设计＜: 社旭
1120610831
学号：
指导敦师：康扇
2014年12月4日
设升时间:
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：张旭院（系）：电气工程及其自动化学院
专业：电气工程班号：1206161
任务起至日期：2014年12月1日至2014年12月14日
课程设计题I」：基于EEPROM的可编程波形发生器
已知技术参数和设计要求：
（1）波形发生器能够产生方波、三角波、锯齿波和正弦波4种波形; （2）输出波形周期TTs；
（3）4种波形可选择输出。
工作量：
（1）完成电路设计、器件选取、电路搭建、电路联调、实验测试等工作; （2）两周内完成电路验收，并提交课程设计报告纸质版、电子版各1份。
水注：此任务书由课程设计指导教师填写。
基于EEPROM的可编程波形发生器
摘要：
在计算机控制、电子测量、通讯与电视等系统中，常常要用到各种模拟连续波形，如锯齿波、三角波、正弦波等。
本系统设计以555定时器构成多谐振荡器，产生脉冲；用FPGA构建256进制计数器和ROM, ROH存有产生波形的数据用于产生方波、三角波、锯齿波和正弦波四种波形；输出波形周期T=ls,输出波形的偏移量在-2. 3V至+1. 7V范围内可调输岀波形的峰峰值在10V左右；四种波形可选择输出，分别输出锯齿波、三角波、方波和正弦波。
本系统使用BASYS2开发板，开发板上提供了按键和数码管，并且按键已经经过电容消抖，并用FPGA构建一个4进制计数器。将上述两部分结合可以构成波形选择电路。LM324 运放电路采用电位器调节，可消除波形失真，并实现波形偏移量可调。
关键词：EEPROM； FPGA； BASYS2；波形发生器1选择原因 1.1 555时钟电路
555定时器是一种用途广泛的模拟数字混合集成电路。它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器、压控振荡器等多种应用电路。从555定时器的功能表可以看出儿个特点：
1.有两个阈值电平，分别是电源电压的1/3和2/3：
2.输出从低到高，从高到低有回差；
3.输出端和放电端的状态一致，要通都通，要断都断；
4.输出与两触发端是反相关系。
555定时器构成多谐振荡器
555定时器构成的多谐振荡器如图所示。它是将两个触发端合并在一起，放电端接于两电阻之间。利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是乩、&和C,此时相当输入是低电平，输出是高电平。当电容器充电达到2Vcc/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转, 输岀
为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到Vcc/3时，电路的状态乂开始翻转, 如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。
1.2 D/A转换器件
自然界中存在的物理量大都是模拟量，如温度、时间、角度、速度等。随着数字技
术的迅速发展，尤其是计算机的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况非常普遍。D/A 转换器是利用电阻网络和模拟开关，将二进制数D转换为与之成比例的模拟量。常
用的解码网络有权电阻解码网络和倒T形电阻解码网络。
权电阻解码网络
D/A转换器是山电阻解码网络、电子开关和运算放大器组成。Sn-PSO是n个电子开关，受输入代码dn-PdO控制，当该位的值为“1”时，开关将电阻接至参考电压源VREF：当该位为“0”时，开关将电阻接地。D/A转换器是利用电阻网络和模拟开关，将二进制数D转换为与之成比例的模拟量。电阻解码网络的优点是所用的电阻数少，缺点是阻值分散，集成电路制作困难。
集成D/A转换器DAC0832
DAC0832的典型应用
其引脚功能为:
D。-ZX为8位数据输入端"
厶沁为DAC电流输出1.
为DAC电流输出2-
7?挣为反馈吐阻引岀端“
I/尸为基准电压输入端，范围-10V至+10V :为电源输入端，电源电压范围
+5\’至0' 质为片选输入端，低电平有效・
ME为输入寄存器允许信号，髙电平有效.
卩迟为写信号，低电平有熱
XFER为传输控制信号,低电平有效，
直通工作方式：WR1、WR2、XFER及CS接低电平，ILE接高电平。即不用写信号控制，外输入数据直通内部8位D/A转换器的数据输入端。
单缓冲工作方式：WR2、XFER接低电平，使8位DAC寄存器处于直通状态，输入数据经8 位输入寄存器缓冲控制后直接进入D/A转换器。
双缓冲工作方式：两个寄存器均处于受控状态，输入数据要经过两个寄存器缓冲控制后才进入D/A转换器。这种工作方式可以用来实现多片D/A转换器的同步输出。
转换精度：分辨率一当输入数字量的最低位(LSB)发生变化引起的输出电压的变化量。常用输入数字量的位数表示分辨率
转换误差一转换器实际能达到的转换精度。转换误差用LSB的倍数表示。转换误差分静态误差和动态误差。
转换速度：建立时间tset —它是在输入数字量各位由全0变为全1,或由全1变为全0,输出电压达到某一规定值所需要的时间
转换速率SR 一即输入数字量的各位山全0变为全1,或山全1变为0时，输出电压UO 的变化率。这个参数与运算放大器的压摆率类似。
1 • 3 BASYS2开发板
波形发生电路的主要部分选择lllFPGA构建，因为FPGA是一种新型的高密度PLD,采用CMOS-SRAM工艺制作，其内部山许多独立的可编程逻辑模块组成，逻辑块之间可以灵活的相互连接。因此使用FPGA可以很大程度的减少外部连线，加强电路的可黑性。
本次设计所使用的BASYS2开发板一个电路设计实现平台，任何人都可以通过它来搭建一个真正的数字电路。Basys2是围绕着一个Xilinx Spartan-3E FPGA芯片和一个Atmel AT90USB USB控制器搭建的，它提供了完整、随时可以使用的硬件平台，并且它适合于从基本逻辑器件到复杂控制器件的各种主机电路。Basys2板上集成了大量的I/O
