CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器實驗

一、實驗目的
    1．熟悉各種時鐘信號的特點及波形
2．熟悉各種數(shù)字信號的特點及波形

二、實驗電路的工作原理
   （一）、CPLD可編程模塊二電路的功能及電路組成
圖1-1是CPLD可編程模塊的電路圖。
    CPLD可編程模塊（芯片位號：U101）用來產(chǎn)生實驗系統(tǒng)所需要的各種時鐘信號和數(shù)字信號。它由CPLD可編程器件ALTERA公司的EPM7128(或者是Xilinx公司的XC95108)、下載接口電路（J101）和一塊晶振（JZ101）組成。晶振用來產(chǎn)生16.384MHz系統(tǒng)內(nèi)的主時鐘。本實驗要求參加實驗者了解這些信號的產(chǎn)生方法、工作原理以及測量方法，才可通過CPLD可編程器件的二次開發(fā)（本實驗箱提供專門的開發(fā)模塊）生成這些信號，理論聯(lián)系實踐，提高實際操作能力。
    （二）、各種信號的功用及波形
1．83腳輸入16.384MHz主時鐘，方波。由晶振JZ101產(chǎn)生的16.384MHz時鐘，經(jīng)電阻R111，從83腳送入U101進行整形，然后分頻、產(chǎn)生各種信號輸出。
      2．16腳，輸出2.048MHz時鐘，方波。
      3．74腳，輸出1.024MHz時鐘，方波。
      4．49腳，輸出64KHz時鐘，方波。
5．75腳，輸出32KHz時鐘，方波。
6．76腳，輸出16KHz時鐘，方波。
7. 48腳，輸出32KHz偽隨機碼。
8. 79腳，輸出2KHz偽隨機碼。
9. 50腳，輸出8KHz的窄脈沖同步信號，供PCM（一）編碼模塊用（時隙可變）。
     10．51腳，輸出8KHz的窄脈沖同步信號，供PCM（二）編碼模塊用（時隙可變）。
8KHz的窄脈沖同步信號,可通過編程來改變它們的時序和脈沖寬度，學生可通過薄膜鍵盤選擇，供PCM（一）模塊、PCM（二）模塊使用
電原理示意圖見如圖1－1所示，由CPLD芯片U101、下載接口電路J101、一塊晶振JZ101及外圍一些電容電阻組成（有興趣的同學，可以到網(wǎng)上搜索相關原器件的詳細資料）。
注：本實驗平臺中所有數(shù)字信號都是由同一個信號源JZ101分頻產(chǎn)生，所以頻率相同或者頻率成倍數(shù)關系的數(shù)字信號，都有相對固定的相位關系。



圖1-1  CPLD可編程模塊電路圖


三、實驗內(nèi)容 
1．熟悉CPLD可編程數(shù)字信號發(fā)生器各測量點信號波形。
2．查閱CPLD可編程技術的相關資料，了解這些信號產(chǎn)生的方法。

四、實驗步驟
    1．打開電源總開關，電源指示燈亮，系統(tǒng)開始工作。
2．用示波器測出下面所列各測量點波形，并對每一測量點的波形加以分析。GND為接地點，測量各點波形時示波器探頭的地線夾子應先接地。
各測量點波形如圖1－2所示，具體說明如下：
以下信號均由CPLD可編程器件EPM7128芯片編程產(chǎn)生并送往各測量點。
TP301：1024KHz的時鐘信號，作為PSK調(diào)制模塊中產(chǎn)生載頻信號用。
TP901：32KHz的時鐘信號，作為FSK調(diào)制模塊中產(chǎn)生載頻信號用。
TP602：方波信號，作為抽樣定理模塊中抽樣時鐘用�？捎杀∧ゆI盤選擇“抽樣定理模塊”中不同的抽樣時鐘信號（默認為2KHz方波）。
TP503:  8KHz的窄脈沖同步信號,可通過薄膜鍵盤選擇不同時隙。
測量時將示波器通道1的探頭放在TP509上（固定0時隙和脈沖寬度），將通道2的探頭放在TP503上，調(diào)整通道1為觸發(fā)通道，通過薄膜鍵盤選擇“PCM編譯碼模塊”中不同選項，對比兩路波形可以看到8KHz的窄脈沖同步信號不同的時序關系和脈沖寬度。
TP110： 15位的偽隨機序列碼，碼元速率為32Kb/S，碼型為111100010011010，可對比TP901的32KHz的時鐘信號讀出它的碼型序列。該波形用來輸岀到PSK調(diào)制等模塊單元，作為數(shù)字基帶信號。
TP905：K901開關1-2連，15位的偽隨機序列碼，碼元速率為2Kb/S，碼型為111100010011010，可對比TP001的2KHz的時鐘信號讀出它的碼型序列。該波形用來輸岀到FSK調(diào)制模塊單元，作為FSK調(diào)制的數(shù)字基帶信號（默認2KHz PN），也可通過薄膜鍵盤選擇2KHz方波。
本實驗平臺中CPLD可編程器件EPM7128芯片產(chǎn)生的信號還有很多，學生可在以后實驗過程中逐步遇到。


圖1-2  CPLD可編程模塊產(chǎn)生的部分信號波形示意圖

五、實驗報告要求
    1．分析各種時鐘信號及數(shù)字信號產(chǎn)生的方法，敘述其功用。
    2．畫出各種時鐘信號及數(shù)字信號的波形
    3．了解CPLD可編程技術方面的知識。