基于FPGA和51单片机信号发生器设计与实现

摘要：为了降低传统函数信号发生器成本，改善函数信号发生器低频稳定性，本文结合FPGA和51单片机设计并实现了产生以0．596Hz频率精度各种函数信号。函数信号频率、波形、幅度由51单片机控制，并用LCD显示函数信号相关信息。本文设计的信号发生器易维护、可以软件升级，从而得到更高频率精度的函数信号满足不同场合设计的需要。
关键词：FPGA；51单片机；信号发生器；升级

信号发生器又称为波形发生器是一种常用的信号源并且广泛应用于电子电路、通信、控制和教学实验等领域的重要仪器之一。为了降低传统函数信号发生器成本，改善信号发生器低频稳定性。笔者结合FPGA和51单片机产生0．596 Hz频率精度函数信号。笔者设计通过51单片机控制函数信号类型以及相关参数，用户可通过按键设置需要的波形、波形幅度、波形频率以及方波的占空比、相位。本文设计方案不仅具有良好的经济前景，也可以为当代高等教育深化改革做一个参考方向。

1 系统设计方案
1．1 系统硬件设计
本文中设计中硬件包括EP2C8Q20818N芯片和C8051F0201单片机、DAC0800芯片，T6963的LCD。本文中主要利用FPGA(EP2C8Q20818N)桥接控制LCD、4×4键盘和DAC0800(C8051单片机和DAC0800有一条基准电压信号)，系统硬件设计框图如图2所示。本文中函数信号主要由FPGA(EP2C8Q20818N)产生；C8051单片机用作分析处理用户信息、给DAC0800提供基准电压以及控制FPGA(EP2C8Q20818N)产生需要用户的函数信号。
1．1．1 EP2C8Q20818N简介
EP2C8Q20818N是ALTERA公司推出一款嵌入式FPGA(现场可编程门阵列)芯片。具有182管脚。下面列出它的特性表，如图1所示。