基于FPGA和51單片機(jī)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：為了降低傳統(tǒng)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器成本，改善函數(shù)信號(hào)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(jì)并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)生以0．596Hz頻率精度各種函數(shù)信號(hào)。函數(shù)信號(hào)頻率、波形、幅度由51單片機(jī)控制，并用LCD顯示函數(shù)信號(hào)相關(guān)信息。本文設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器易維護(hù)、可以軟件升級(jí)，從而得到更高頻率精度的函數(shù)信號(hào)滿足不同場合設(shè)計(jì)的需要。
關(guān)鍵詞：FPGA；51單片機(jī)；信號(hào)發(fā)生器；升級(jí)

信號(hào)發(fā)生器又稱為波形發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源并且廣泛應(yīng)用于電子電路、通信、控制和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域的重要儀器之一。為了降低傳統(tǒng)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器成本，改善信號(hào)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(hào)。筆者設(shè)計(jì)通過51單片機(jī)控制函數(shù)信號(hào)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(jì)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(gè)參考方向。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
1．1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本文中設(shè)計(jì)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(hào))，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。本文中函數(shù)信號(hào)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(hào)。
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。