東北大學第九批創(chuàng)新項目答辯

1、面向面向 學生競賽及創(chuàng)新活動學生競賽及創(chuàng)新活動 模塊化模塊化FPGA實驗系統(tǒng)實驗系統(tǒng)指導老師：李大宇項目成員：張楠楠 陳龍 郭恒哲1東北大學電子工程創(chuàng)新實驗室21、立項背景2、研究意義3、實施方案4、創(chuàng)新之處5、預期成果6、經(jīng)費預算3FPGA器件高集成度、可現(xiàn)場修改、開發(fā)周期短， 應用領(lǐng)域在不斷擴大；全國全國電子設計大賽電子設計大賽規(guī)模及受重視程度不斷提高，F(xiàn)PGA在電賽中扮演著越來越重要的角色；教育正從應試到素質(zhì)轉(zhuǎn)變，學生創(chuàng)新學生創(chuàng)新能力能力有待提升；目前相關(guān)FPGA實驗箱實驗箱都是整體固定型的，不靈活。4電子競賽角度電子競賽角度創(chuàng)新能力角度創(chuàng)新能力角度基礎教學角度基礎教學角度科研角度科研角

2、度創(chuàng)意來源于電賽，服務于電賽；項目所得經(jīng)驗與成果直接用于以后的電賽，對提高本校電賽成績大有幫助。l 搭建了一個多功能的實驗平臺l 得到創(chuàng)新思維與能力的實際訓練l 基礎訓練與進一步自主創(chuàng)新開發(fā)模塊化系統(tǒng)激發(fā)學生實驗熱情，提高實驗興趣與參與積極性，從而提高教學質(zhì)量與效率?？捎糜诳蒲信c產(chǎn)品研發(fā)。5FPGA主板數(shù)字信號傳數(shù)字信號傳輸性能分析輸性能分析儀儀模塊模塊DDS信號發(fā)信號發(fā)生器模塊生器模塊帶嘯叫檢測帶嘯叫檢測及抑制的音及抑制的音頻功率放大頻功率放大器器模塊模塊數(shù)字幅頻均數(shù)字幅頻均衡功率放大衡功率放大器模塊器模塊頻率特性頻率特性分析儀模分析儀模塊塊數(shù)字示數(shù)字示波器模波器模塊塊-型型A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換模

3、塊模塊6SDRAM存儲FPGA芯片芯片JTAG接口AS接口僅輸入端口通用IODAC接口單片機接口11位ADC接口8位ADC接口系統(tǒng)復位按鍵10個LED燈通用IO40M晶振穩(wěn)壓源 5V，3.3V，2.5V，1.2V外接電源供電源電源開關(guān)按鍵7CIC、FIR實現(xiàn)抽取濾波時鐘分配FPGA采樣波形顯示裝置一階調(diào)制器-型型A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換模塊模塊l 積分型：轉(zhuǎn)換效果不好，誤差大l 逐次逼近型：效果好但成本高l -型：低成本、高精度（12-24位）、 性能穩(wěn)定、使用方便應用：高精度儀器儀表和測量設備，應用：高精度儀器儀表和測量設備， 高性能音頻信號處理高性能音頻信號處理8減法器電路積分器電路一位鎖存比較器+

4、-2V電壓基準+-2.5V電源供電200KHz低通濾波500KHz低通濾波可調(diào)放大器偽隨機信號發(fā)生器加法器信號處理提取同步信號顯示裝置觀察眼圖信號時鐘輸出信號同步信號100KHz低通濾波數(shù)字信號發(fā)生器FPGA模擬信道模擬信道可調(diào)衰減器9數(shù)字信號傳數(shù)字信號傳輸性能分析輸性能分析儀儀模塊模塊利用眼圖進行數(shù)字信號傳輸性能分析利用眼圖進行數(shù)字信號傳輸性能分析10100MHz低通濾波器可調(diào)衰減器加法器11特點：1. 頻率分辨率高，2. 頻率變換速度快，不需要相位反饋控制， 頻率建立及切換快3. 相位改變是線性過程，相位連續(xù)變化，信號具有良好的頻譜特性4. 輸出頻率范圍寬直接頻率合成技術(shù)用處：作為信號源產(chǎn)

5、生用處：作為信號源產(chǎn)生 正弦波等任意波形正弦波等任意波形12鍵 盤輸入控 制部分頻率控制字部分波形選擇部分相位累加器部分波 形 數(shù) 據(jù)ROM（正弦 波 ， 三角波等）D /A轉(zhuǎn)換單元示波器顯示FPGA NCO產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)地址PLL時鐘單元低通濾波器原理： 以穩(wěn)定度高的參考時鐘為參考源，經(jīng)過精密的相位累加器和數(shù)字信號處理，再經(jīng)過高速D/A變換器產(chǎn)生所需的數(shù)字波形，然后經(jīng)過一個模擬濾波器后，得到最終的模擬信號波形。131.模塊化思想2.靈活性強3.可實現(xiàn)性強4.功能豐富5.可擴展性強拼圖一樣的功效理論與實踐，感性與理性結(jié)合主板自成小系統(tǒng)每塊資源版與主板連接資源板之間相互連接參考文獻眾多相關(guān)同學經(jīng)驗指導基礎的EDA實驗任意波形發(fā)生器、數(shù)字示波器、頻率特性測試儀等與單片機的聯(lián)合開發(fā)電賽新題型做成新的資源板141 完成一整套模塊化的FPGA實驗系統(tǒng)， 包括硬件電路與配套的軟件程序。2 申請一項發(fā)明專利。3 在相關(guān)期刊上發(fā)表論文1至2篇。1516成員介紹 張楠楠張楠楠 12級電子 四次?！耙坏泉剬W金” 2014年遼寧省TI電子設計大賽二等獎負責FPGA軟件開發(fā)及論文撰寫 陳龍陳龍12級電子 三次?！叭泉剬W金” 2014年遼寧省TI電子設計大賽二等獎負責硬件電路