函数信号发生器和示波器二合一仪器设计，提供源码
1.总体设计方案
1.1 主控制模块
方案一：采用单片机。单片机的应用较为广泛，但是单片机的处理频率达不到我们的要求。所以我们只能够使用处理速度较快的处理器。
方案二：采用Xilinx的FPGA来实现主控制器。Xilinx的FPGA的内部IP核可以方便的产生DDS波形，这样就方便我们能够更好的产生想要的波形。
所以采用方案二。
1.2显示模块
方案一：使用TFT触摸屏。彩屏有这样明显的优点：微功耗，尺寸小，超薄轻巧，显示信息量大，字迹美观，视觉舒适，但是对于FPGA来说，其实现对触摸屏的控制不能够较好的完成控制要求。
方案二：使用VGA显示。FPGA可以实现对VGA的控制。VGA的使用较为广泛，且价格在接收的范围之内。而且，对于FPGA来说，实现对VGA接口的控制比控制其他的显示器更加的方便和快捷。这就节省了我们的设计麻烦。
所以采用方案二。
1.3 输入模块
方案一：使用矩阵键盘。矩阵键盘的编码较为简答，且可以实现较为复杂的控制。但是矩阵键盘的按键过少，不能够实现更多数据的输入。
方案二：使用PS2键盘。PS2键盘的控制更为简单，我们可以通过两根数据线精心数据的读取，且PS2键盘的设计更加符合我们设计要求，这就决定了PS2在本设计中的优势。
故采用方案二。
1.4 AD输出模块
ADS7822是一种单片高速12位逐次比较型A/D转换器， ADS7822内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器。所以该方案采用ADS7822作为AD输入的元器件。
1.5 DA输出模块
DAC7513是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
2.程序设计
2.1 AD输出
--**********************分频进程*************************
process(clk)
variable cnt1 : integer range 0 to 100;
variable cnt2 : integer range 0 to 20;
begin
if clkevent and clk=1 then
if cnt1=100 then
cnt1:=0;
if cnt2=20 then
cnt2:=0;
clock=not clock;
if(cnt=3)then
cnt=0;
else
cnt=cnt+1;
end if;
else
cnt2:=cnt2+1;
end if;
else
cnt1:=cnt1+1;
end if;
end if;
end process;
--**************状态驱动进程**********************
sync :process(clock,reset)
begin
if(reset = 0) then
current_state = start;
elsif(clockevent and clock=1) then
current_state = next_state;
end if;
end process sync;
--***************adc驱动进程*******************
comb :process(current_state, intr)
begin
case current_state is
when start => --启动状态
next_state = convert;
cs = 0;
wr = 0;
rd = 1;
read_data = 0;
when convert =>--初始化
if(intr = 0) then
next_state = read1;
else
next_state = convert;
end if;
cs = 1;
wr = 1;
rd = 1;
read_data = 0;
when read1 =>--读状态1
next_state = read2;
cs = 0;
wr = 1;
rd = 0;
read_data = 1;
when read2 =>--读状态2
next_state = start;
cs = 1;
wr = 1;
rd = 1;
read_data = 0;
when others =>--其他状态
next_state = start;
end case;
end process comb;
--****************读取AD数据********************
get_data: process(clock,reset)
begin
if(reset = 0) then
p=0;
elsif(clockevent and clock=1) then
if(read_data = 1) then
p=conv_integer(data_i);
end if;
end if;
end process;
2.2 DA输出
--*********************65536Hz分频进程************************
process(clk)
variable cnt1 : integer range 0 to 762;
begin
if clkevent and clk=1 then
case cnt1 IS
WHEN 381 =>
cp_65k=1;
cnt1:=cnt1+1;
WHEN 762=>
cnt1:=0;
cp_65k=0;
cp_wr=0;
WHEN 20=>
cp_wr=1;
cnt1:=cnt1+1;
WHEN OTHERS=>
cnt1:=cnt1+1;
end case;
end if;
end process;
--*********************1kHz分频进程************************
process(cp_65k)
variable cnt1 : integer range 0 to 64;
begin
if cp_65kevent and cp_65k=1 then
case cnt1 is
when 32=>cp_1k=1;
cnt1:=cnt1+1;
when 64=>cnt1:=0;
cp_1k=0;
when others=>cnt1:=cnt1+1;
end case;
end if;
end process;
--**************DDS地址累加器进程**********************
PROCESS(cp_65k)
BEGIN
IF(cp_65kEVENT AND cp_65k=1) THEN
--DDS累加器循环累加dds_m
IF dds_add65535 THEN
dds_add=dds_add+dds_m;
ELSE
dds_add=dds_add+dds_m-65536;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
--***********************频率加减控制进程***************************
process(cp_1k)
VARIABLE keys:INTEGER RANGE 0 TO 127 :=0; --消抖累加器
begin
if cp_1k=1 then
case key is
when 10=> --频率加
if keys=127 then
keys:=0;
bell=1;
if dds_m=1000 then
dds_m=1;
else
dds_m=dds_m+1;
end if;
else
keys:=keys+1;
end if;
when 01=> --频率减
if keys=127 then
keys:=0;
bell=1;
if dds_m=1000 then
dds_m=1;
else
dds_m=dds_m-1;
end if;
else
keys:=keys+1;
end if;
when others=>bell=0;
end case;
end if;
end process;
end dac;
2.3 VGA显示
3.性能指标
DA输出的波形
4.总结
经过了多日的努力，我们在本设计中基本实现了上述要求，并在有些功能方面提出了改进，使系统设计更加完善。在该设计中我们使用了FPGA作为主控器，但由于时间及器材条件的限制，本设计也存在不足，例如，测量范围不能达到更高的要求，测量精度也存在很大的提升空间。我们会在以后的学习中不断地弥补这些不足，完善测量系统设计。
评论