1．目的及意义

随着科学技术的日新月异的发展，各种各样的电子产品也正在逐步向着高精尖技术发展。电子技术广泛的应用于工业、农业、交通运输、航天航空、国防建设等国民经济的诸多领域中，数字电子技术已经广泛渗透到了人们生活的各个层面，脉冲信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。脉冲信号发生器作为一种重要的实验仪器被广泛地应用在生产和科研中。根据其输出信号频率的高低可以分成高频脉冲信号发生器和低频脉冲信号发生器。脉冲信号发生器的原理很简单,但是要得到相对高的精度,采用传统的元器件构成的电路是非常庞大和复杂的。

信号发生器是最早出现的测量仪器之一，在20世纪20年代的时候便有最早的信号发生器产生了。随着电子通信技术的逐步发展，40年代已经出现了标准信号发生器，这也使得信号发生器从定性分析发展成为定量分析，完成了本质的提升。与此同时，还出现了脉冲信号发生器，主要用于对脉冲电路的测试分析，以及作为脉冲调制器实现外触发输入。但由于早期的信号发生器机械结构复杂、消耗功率较大、电路难以调试，经常出现波形不稳定、易受干扰、寿命短以及不能长时间使用等问题，因此发展情况并不理想。

自60年代以来，随着单片机(MCU)技术的崛起，也使得信号发生器得到进一步发展。这个时期，电子工程师利用MCU和相应外围硬件电路，组成了函数发生器。函数发生器可利用算法及反馈，让系统自动调整输出信号频率的偏差，从而提高波形的精度和稳定性。除此之外，还出现了集成函数发生器芯片，只需要外接少量的元件，即可产生正弦波、方波、三角波等几种简单的函数信号波形，但无论是利用MCU技术或是专门]的集成芯片，当时的函数发生器均不能输出很高频率的波形。这个时期的信号发生器主要以模拟电子技术为主，由分立元件搭建或集成的模拟电路构成。由于模拟电路本身可能会产生偏置，并且还可能产生振荡，使输出波形的稳定性变差。而且由于模拟电路还存在着尺寸大、调试难、功耗大、成本高等缺点，并且当所需的输出信号比较复杂时，电路结构就会相应的非常复杂。

近二十多年来，计算机技术和现代微电子技术相互促进，使两者得到迅猛地发展，这也使得电子技术有了跨时代的进步，即数字信号处理逐步取代了原有的模拟信号处理。在各个领域中，数字化技术都得到了重要的应用。与此同时，也出现了相应的高速处理器，如16位单片机、DSP等, 这些处理器的突出优点是处理速度快、集成度高、片上资源丰富、可靠性好;同时实际的数字化系统中还用到了先进的智能控制算法，从而提升了系统本身处理信号的能力，也提高了信号产生和测量的精度和变换速度，使得数字信号发生器随之发展起来。

传统通信信号发生器信号的产生使用模拟方法，体积大、设备笨重、成本高、功耗大、可靠性差，且精度不高。为了避免传统通信信号发生器的信号发生技术带来的诸多不便同时随着数字信号处理和集成电路技术的发展，DDS (直接数字频率合成Direct Digital Synthesizer) 技术被广泛的应用到信号发生器的发生和制作当中。但是，为了迎合大部分普通用户以及适应市场需求，绝大多数的DDS集成芯片只能产生传统正弦波、矩形波、三角波等常用周期波形的信号发生器，并且利用DDS集成芯片来产生的信号具有系统不易扩展、输出信号的带宽不易提高、成本高及可靠性低等缺点。FPGA(Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列)器件具有高速、高可靠性和现场可编程等优点，已应用于数字电路设计、微处理器系统、DSP、 通信及ASIC设计等不同的科技领域，因此利用FPGA设计信号发生器具有相当高的优越性和非常广阔的应用前景。
基于以上分析，本设计拟利用FPGA的灵活性(现场可编程)来实现多路脉冲信号发生器的产生。这种设计方法可以通过更改信号发生器与计算机的通信接口来拓展端口地址空间，增加数据位数，提高频率分辨率的精度等各方面性能指标，而且该系统工作稳定、可靠性高、成本低，并具有较好的参考与实用价值。
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2. 研究的基本内容与方案

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基本内容：

1、深入学习FPGA的编程思想，熟练使用Verilog及常用的FPGA编程软件。

2、根据数字电路原理，利用Verilog编写多路脉冲信号发生卡的程序，并做原理性验证仿真

3、设计硬件电路，完成硬件电路板的布线制板。

4、根据仿真结果，优化系统参数，并下载到板级电路上进行验证，完成多路脉冲信号发生卡的设计。

预期目标：