基于FPGA的FSK数字调制解调器设计

等级




课 程 设 计





课程名称
专业课程设计
课题名称
基FPGAFSK数字调制解调器设计


专 业
电子信息工程
班 级

学 号

姓 名

指导老师




2016年X月X日
电气信息学院
专业设计务书

课题名称
基FPGAFSK数字调制器解调器设计
姓 名

专业
电子信息工程
班级

学号

指导老师

课程设计时间
2016年12月18日2016年12月30日（1718周）
教研室意见
审核：
务求
设计务：
利EDA技术设计套FSK数字通信传输系统求建立相应EDA技术实现模型完成2FSK调制器解调器编程仿真测试
设计求：
1 出整体设计框图
2 完成单元电路电路设计完成仿真出示仿真结果
3 写出设计报告
二进度安排
第周：星期 ： 安排务讲课
星期二星期五 ： 查资料设计
第二周：星期 星期二： 设计仿真调试
星期三～星期四：写总结报告星期五：答辩

三参考资料
1 刘昌华数字逻辑EDA设计实践 北京：国防工业出版社
2 苏青张红基CPLDFPGA技术数字频率设计北京：清华学出版社
3黄智伟FPGA系统设计实践北京：电子工业出版社
4张凤言规模逻辑器件数字系统设计 北京：北京航空航天学出版社
目录
2FSK设计基原理 ………………………………………………1

11 2FSK调制…………………………………………………………1

12 2FSK解调…………………………………………………………2

二设计方案 ……………………………………………………………3

21调制程序 ……………………………………………………………3

22解调程序 ……………………………………………………………5

三仿真 …………………………………………………………………6

31 FSK调制仿真 ………………………………………………………6

32 FSK解调仿真 ………………………………………………………8

四心体会……………………………………………………………10
2FSK调制解调基原理
二进制频移键控（2FSK）两种频率正弦波分表示数字信号01通频率变化传递信息典型调制方式：键控法直接调频法差分检波算法接收端2FSK信号解调方法种中步解调包络检波法较常见外鉴频法零检测法等等
11　2FSK调制
2FSK信号中载波频率着f1f2两频率间变化表达式
(21)
表达式出2FSK写成两载频2ASK信号叠加出2FSK时域表达式写
(22)
式中：g(t)单矩形脉宽度等Ts
(23)
反码
中βθ携带信息通常令两变量零波形图图
12　2FSK解调
121　相干解调法
相干解调法已调信号通相频率载波相低通滤波器恢复原信号2FSK信号步检测法已调信号分两路两路信号分两路频率带通滤波器然分两路频率载波信号相中f1应1信号频率f2应0信号频率解调器中中心频率f1带通滤波器允许中心频率f1信号通滤中心频率f2频率信号时中心频率f2带通滤波器允许中心频率f2信号通滤中心频率f1频率信号通5 图24显示2FSK信号步解调程图


122　非相干解调法
非相干解调法利包络检波器已调信号波形幅度中提取调制信号说2FSK做频率两2ASK信号叠加成2ASK信号包络检波法2FSK适种非相干解调方式图25显示非相干解调基解调程

图25
二设计方案
21调制程序
libraryieee
useieeestd_logic_arithall
useieeestd_logic_1164all
useieeestd_logic_unsignedall
entityPPPL_FSKis
port(clkinstd_logic
startinstd_logic
xinstd_logic
youtstd_logic)
endPPPL_FSK
architecturebehavofPPPL_FSKis
signalq1integerrange0to15
signalq2integerrange0to3
signalf1f2std_logic
begin
process(clk)
begin
ifclk＇eventandclk＇1＇then
ifstart＇0＇thenq1<0
elsifq1<7thenf1<＇1＇q1elsifq115thenf1<＇0＇q1<0
elsef1<＇0＇q1endif
endif
endprocess
process(clk)
begin
ifclk＇eventandclk＇1＇then
ifstart＇0＇thenq2<0
elsifq2<0thenf2<＇1＇q2elsifq21thenf2<＇0＇q2<0
elsef2<＇0＇q2endif
endif
endprocess
process(clkx)
begin
ifclk＇eventandclk＇1＇then
ifx＇0＇thenyelseyendif
endif
endprocess
endbehav
22解调程序
libraryieee
useieeestd_logic_arithall
useieeestd_logic_1164all
useieeestd_logic_unsignedall
entityDL_FSKis
port(clkinstd_logic
startinstd_logic
xinstd_logic
youtstd_logic)
endDL_FSK
architecturebehavofDL_FSKis
signalqintegerrange0to15
signalxxstd_logic
signalmintegerrange0to5
begin
process(clk)
begin
ifclk＇eventandclk＇1＇thenxxifstart＇0＇thenq<0
elsifq15thenq<0
elseqendif
endif
endprocess
process(xxq)
begin
ifq15thenm<0
elsifq10then
ifm<3theny<＇0＇
elsey<＇1＇
endif
elsifxx＇eventandxx＇1＇thenmendif
endprocess
endbehav
三仿真
31 2FSK信号调制波形仿真
工程编译通必功时序性进行详细仿真测试已验证设计结果否满足设计求整时序仿真测试流程建立波形文件输入信号设置波形参数编辑输入信号波形文件存盘运行仿真器分析仿真波形等步骤
[1]建立仿真波形文件选择File菜单New选项弹出文件类型编辑话框中选择Other Files中Vector Weaveform File项单击OK钮出现波形文件窗口
[2]设置仿真时间区域时序仿真测试说仿真时间设置合理时间区域十分重般视实际情况具体定设计调制部分仿真时间区域设6us周期40ns设计步骤实Edit菜单中选择End Time弹出Time处填6理Gride Size中Time period输入40ns单击OK钮
[3]输入工程信号节点选择View菜单中Utility Windows项Node Finder弹出图36示话框话框Filter项中选Pinsall&RegistersPostfitting然单击List钮方Nodes Found窗口中出现设计中PPPL_FSK工程端口引脚注明鼠标时钟信号节点clkstartxq1f1q2f2y分拖波形编辑窗口图示


图36　　2FSK调制波形编辑器输入信号窗口


[4]设计信号波形首先单击左侧全屏显示钮处适位置单击时钟信号clk变成蓝色条单击右键选择Value设置中Count Value项设置clk连续变化二进制数值初始值0单击start成蓝色单击右键选择Value设置中Forcing High项start变成高电信号单击x变成蓝色单击Waveform Editing钮x变成高低电连续变化信号
[5]文件存盘选择File中Save As项波形文件默认名PPPL_FSKvwf存盘
[6]设置完毕启动仿真器Processingstart simulation直出现Simulation was successful仿真结束仿真波形输出文件PPPL_FSK Simulation Report动弹出仿真图形注意Quartus‖仿真波形文件中波形编辑文件波形仿真报告输出文件分开图37显示2FSK信号调制仿真结果


图37　　2FSK信号调制仿真结果图
32 2FSK信号解调波形仿真
[1]建立仿真波形文件选择File菜单New选项弹出文件类型编辑话框中选择Other Files中Vector Weaveform File项单击OK钮出现波形文件窗口
[2]设置仿真时间区域时序仿真测试说仿真时间设置合理时间区域十分重般视实际情况具体定设计调制部分仿真时间区域设6us周期40ns设计步骤实Edit菜单中选择End Time弹出Time处填6理Gride Size中Time period输入40ns单击OK钮
[3]输入工程信号节点选择View菜单中Utility Windows项Node Finder弹出图示话框话框Filter项中Pinsall RegistersPostfitting然单击List钮方Nodes Found窗口中出现设计中DL_FSK工程端口引脚明鼠标时钟信号节点clkstartxqyxxm分拖波形编辑窗口图314示



图314　　解调波形编辑窗口

[4]设计信号波形首先单击左侧全屏显示钮处适位置单击时钟信号clk变成蓝色条单击右键选择Value设置中Count Value项设置clk连续变化二进制数值初始值0单击start成蓝色条单击右键选择Value设置中Forcing High项start变成高电信号单击x变成蓝色条单击Waveform Editing钮x变成高低电连续变化信号
[5]文件存盘选择File中Save As项波形文件默认名DL_FSKvwf存盘
[6]设置完毕气筒仿真器Processingstart simulation直出现Simulation was successful仿真结束仿真波形输出文件DL_FSK Simulation Report动弹出仿真图形注意Quartus‖仿真波形文件中波形编辑文件波形仿真报告输出文件分开图315显示VHDL语言2FSK解调仿真图


图315　　2FSK解调VHDL程序仿真结果图
四心体会
通次课程设计更加扎实掌握关FSK 2FSK方面知识设计程中然遇问题次次思考遍遍检查终找出原暴露出前期方面知识欠缺验足实践出真知通亲动手制作掌握知识纸谈兵改善莫焉
课程设计程中断发现错误断改正断领悟断获龋终检测调试环节身践行改善莫焉知行观次课程设计终利完成设计中遇问题老师指导终游逆解社会发展学实践程中定懈努力遇问题想退缩定厌烦发现问题然进行解决样成功做成想做事道路劈荆斩棘知难退样永远收获成功收获喜悦永远社会认
课程设计诚然门专业课专业知识专业技提升时门讲道课门辩思课许道思莫空间时设计感触深抽象理具体认识通次课程设计掌握常元件识测试熟悉常软件quartusII
次设计明白思路出路什懂明白方时请教网查询认真钻研动脑思考动手实践没弄懂知识收获颇丰次收获发现问题解决问题力提升细心程度提升书学知识应实践次巩固动手力提高思考力然设计程中遇困难解决问题程疑身专业素质提高终仿真成功时候种肯定次设计仅增强专业设计方面信息鼓舞更次兴趣培养
电气信息学院课程设计评分标准

环节
项目
评价
优
良
中
格
格
实践环节（70）
1 设计方案合理性创造性
2 编程完成情况
3 电路模块仿真调试结果
4 硬件测试程结果
5 解决问题力答辩情况
6 纪律出勤情况





设计报告（30）
1 设计报告容完整规范
2 设计步骤规范正确
3 仿真调试结果正确波形清楚
4 硬件测试程规范结果正确





综合评价

课程设计成绩评定：
□优 □良 □中 □格 □格



指导老师签名：________________
日 期：________________

湖南工程学院课程设计
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