基于FPGA和51單片機(jī)信號發(fā)生器設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：為了降低傳統(tǒng)函數(shù)信號發(fā)生器成本，改善函數(shù)信號發(fā)生器低頻穩(wěn)定性，本文結(jié)合FPGA和51單片機(jī)設(shè)計并實現(xiàn)了產(chǎn)生以0．596Hz頻率精度各種函數(shù)信號。函數(shù)信號頻率、波形、幅度由51單片機(jī)控制，并用LCD顯示函數(shù)信號相關(guān)信息。本文設(shè)計的信號發(fā)生器易維護(hù)、可以軟件升級，從而得到更高頻率精度的函數(shù)信號滿足不同場合設(shè)計的需要。
關(guān)鍵詞：FPGA；51單片機(jī)；信號發(fā)生器；升級

信號發(fā)生器又稱為波形發(fā)生器是一種常用的信號源并且廣泛應(yīng)用于電子電路、通信、控制和教學(xué)實驗等領(lǐng)域的重要儀器之一。為了降低傳統(tǒng)函數(shù)信號發(fā)生器成本，改善信號發(fā)生器低頻穩(wěn)定性。筆者結(jié)合FPGA和51單片機(jī)產(chǎn)生0．596 Hz頻率精度函數(shù)信號。筆者設(shè)計通過51單片機(jī)控制函數(shù)信號類型以及相關(guān)參數(shù)，用戶可通過按鍵設(shè)置需要的波形、波形幅度、波形頻率以及方波的占空比、相位。本文設(shè)計方案不僅具有良好的經(jīng)濟(jì)前景，也可以為當(dāng)代高等教育深化改革做一個參考方向。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案
1．1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
本文中設(shè)計中硬件包括EP2C8Q20818N芯片和C8051F0201單片機(jī)、DAC0800芯片，T6963的LCD。本文中主要利用FPGA(EP2C8Q20818N)橋接控制LCD、4×4鍵盤和DAC0800(C8051單片機(jī)和DAC0800有一條基準(zhǔn)電壓信號)，系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖如圖2所示。本文中函數(shù)信號主要由FPGA(EP2C8Q20818N)產(chǎn)生；C8051單片機(jī)用作分析處理用戶信息、給DAC0800提供基準(zhǔn)電壓以及控制FPGA(EP2C8Q20818N)產(chǎn)生需要用戶的函數(shù)信號。
1．1．1 EP2C8Q20818N簡介
EP2C8Q20818N是ALTERA公司推出一款嵌入式FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)芯片。具有182管腳。下面列出它的特性表，如圖1所示。