数字正弦波合成器设计与实现

"本次实验是西南交通大学数字电子技术实验的一部分，目标是设计一个正弦波数字合成器。实验具有一定的难度，涵盖了数字电路设计、分频器实现、按键处理以及正弦波数据存储和输出等多个方面。" 在实验中，学生需要完成以下几个核心部分： 1. **分频器设计**： 实验中使用了一个名为`zzc_2292_7_1`的模块来实现分频功能，将输入的50MHz信号分频到25kHz。分频器采用计数器的方式工作，内部变量`Q`用于计数，当`Q`达到1000（即50MHz时钟周期的半周期）时，`Q`被清零，同时输出的时钟`clk`翻转。这样就实现了频率的精确分频。 2. **按键处理模块**： `zzc_2292_7_2`模块负责处理按键输入。它包含了按键检测、时序控制等功能。内部定义了不同时间常数的参数，如`t_1s`表示1秒，`t_100ms`表示100毫秒，`t_3s`表示3秒，这些参数用于处理按键按下后的不同响应。模块内有多个寄存器，如`count_1`和`count_fast`，用于步进计数，以及`state`状态机变量和`FTW`频率值寄存器，以实现按键操作对频率和地址的动态更新。 3. **正弦波数据存储与输出**： 在实验中，利用ROM（Read-Only Memory）存储正弦波的数据点。模块`Rom`接收地址`addr`作为输入，并根据时钟`clk`输出对应的正弦波值到`sin`。这表明实验中可能有一个预编程的ROM，其中存储了正弦函数的离散样本点，通过改变地址`addr`，就能输出不同阶段的正弦波形。 4. **顶层模块`zzc_2292_7`**： 顶层模块综合了上述所有子模块，包括分频器、按键处理模块和ROM。它接收外部的时钟`cp`、复位信号`rst`、按键输入`key`以及地址选择信号`addr`，并输出频率值`freq`和正弦波数据`sin`。在这个模块中，各个子模块通过接口连接，形成了一个完整的正弦波数字合成系统。 5. **仿真与验证**： 实验还包括了电路图、状态图、流程图的绘制，以及仿真代码和波形图的生成。这些工具和结果用于验证设计的正确性，确保正弦波合成器按照预期工作。 这个实验是针对数字电子技术的学生，旨在提高他们的数字逻辑设计能力，理解分频原理，掌握Verilog或VHDL等硬件描述语言，以及了解如何在实际应用中使用ROM进行数据存储。通过完成这个实验，学生可以深入理解数字信号处理的基础，并具备设计简单数字系统的能力。