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多功能波形發生器VHDL程序與仿真
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--文件名：mine4.vhd。?
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--功能：實現4種常見波形正弦、三角、鋸齒、方波（A、B）的頻率、幅度可控輸出（方波
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--A的占空比也是可控的），可以存儲任意波形特征數據并能重現該波形，還可完成
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--各種波形的線形疊加輸出。
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--說明： SSS（前三位）和SW信號控制4種常見波形種哪種波形輸出。4種波形的頻率、
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--幅度(基準幅度A)的調節均是通過up、down、set按鍵和4個BCD碼置入器以及一
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--個置入檔位控制信號（ss）完成的（AMP的調節范圍是0~5V，調節量階為1/51V）。
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--其中方波的幅度還可通過u0、d0調節輸出數據的歸一化幅值（AMP0）進行進一步
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--細調（調節量階為1/（51*255）V）。方波A的占空比通過zu、zp按鍵調節（調節
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--量階1/64*T）。系統采用內部存儲器——RAM實現任意輸入波形的存儲，程序只支
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--持鍵盤式波形特征參數置入存儲，posting 為進入任意波置入(set)、清除（clr）狀態
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--控制信號，SSS控制存儲波形的輸出。P180為預留端口，
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--最后修改日期：2004.3.26。
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library ieee;
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use ieee.std_logic_1164.all;
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use ieee.std_logic_arith.all;
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use ieee.std_logic_unsigned.all;
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entity mine4 is
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port(clk : in std_logic;??????????????????????????????????????? --時鐘信號輸入
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????? set, clr, up, down, zu, zd : in std_logic;????????????? --各個波形特征的調節觸發信號
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????? posting : in std_logic;??????????????????????????????????? --任意波鍵盤置入信號
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?????? ? u0,d0,sw : in std_logic;????????? ?--方波A、B的切換sw，和方波B的幅度調節按鍵
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????? ss : in std_logic_vector( 3 downto 0 );??????????????????????? --檔位選擇信號
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????? sss : in std_logic_vector( 4 downto 0 );?????????????????????? --波形選擇信號
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????? Data3, Data2, Data1,Data0 : in std_logic_vector(3 downto 0); --BCD碼輸入
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?????? ? p180 : out std_logic;????????????????????????????????????? --預留接口
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????? lcd : out std_logic_vector(7 downto 0);?????????????????? ????--顯示輸出
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????? shift : out std_logic_vector(3 downto 0);????????????????????? --位碼輸出
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????? dd, a : out std_logic_vector( 7 downto 0));??????????????????? --波形、幅度數據輸出
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end mine4;
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architecture behav of mine4 is
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subtype word is std_logic_vector( 7 downto 0 );
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type? unit is array(63 downto 0) of word;
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signal ram : unit;
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signal qqq : integer range 0 to 250000000;
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signal qq : integer range 0 to 78125000;
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signal tmp : integer range 0 to 9999;
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signal coun : integer range 0 to 78125000;
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signal coun0 : integer range 0 to 250000000;
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signal b : integer range 0 to 78125000;
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signal c : integer range 0 to 500000000;
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signal z, con : integer range 0 to 63;
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signal f : std_logic_vector( 7 downto 0 );
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signal amp, amp0, d : std_logic_vector(7 downto 0);
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signal bcd0,bcd1,bcd2,bcd3 : integer range 0 to 9;
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signal bcd01,bcd11,bcd21,bcd31 : integer range 0 to 9;
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signal bcd00,bcd10,bcd20,bcd30 : integer range 0 to 9;
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signal y : integer range 0 to 9;
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signal addr : integer range 0 to 63;
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begin
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qq<=781250 when ss="1000" else
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????? 7812500 when ss="0100" else
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????? 78125000 when ss="0010" else
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????? 78125;
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--qq信號對應SW=0時的檔位選擇信號SS，實現方波A和其他三種波形的頻率預置
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qqq<= 500000 when ss="1000" else?
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????? 5000000 when ss="0100" else
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????? 50000000 when ss="0010" else
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50000;
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--qqq信號對應SW=1時的檔位選擇信號SS，實現方波B的頻率預置
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process(clk)
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--此進程分別描述了各種波形的頻率、幅度（方波A的占空比）調節以及各種波形的任意線
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--形疊加等。
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variable count4 : integer range 0 to 6250000;
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variable count : integer range 0 to 78125000;
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variable count3 : integer range 0 to 250000000;
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variable count1 : integer range 0 to 12500000;
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variable count0 : integer range 0 to 3249999;
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variable ddd : std_logic_vector(9 downto 0);
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variable dd0,dd1,dd2,dd3,dd4 : integer range 0 to 255;
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variable adr : integer range 0 to 63;
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begin
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if rising_edge(clk) then
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??? if posting='1' then??????????????????????????????
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????? if count4=6249999 then count4:=0; ?????????????
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adr:=conv_integer(Data3)*10+conv_integer(Data2);--存儲單位地址
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??????? if adr<64 then??
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????????? if set='1' then ram(adr)<=conv_std_logic_vector((conv_integer(Data1)*10
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+conv_integer(Data0))*2,8); --對置入的任意波形數據進行儲存
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????????????? ? elsif clr='1' then? adr:=0;??????????????????????? ?????--存儲器所有單元清零
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????????????? ??? for i in 0 to 63 loop
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???????????????????? ram(i)<=(others=>'0');
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???????????????????? end loop;
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????????? end if;
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??????? end if;
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????? else count4:=count4+1;
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????? end if;
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??? else?
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if set='1' then coun<=0; b<=0; coun0<=0;c<=0;z<=31;amp0<="01111111"; addr<=0;
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tmp<=conv_integer(Data3)*1000+conv_integer(Data2)*100
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+conv_integer(Data1)*10+conv_integer(Data0);????? --頻率數據
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????? amp<="01111111";???????????????????????????????????? --幅值
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????? else
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??????? if tmp>0 then
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????????? if sw='0' then
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??????????? if coun
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??????????? else
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????????????? if count=b then count:=1;
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??????????????? if f=63 then f<="00000000";
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??????????????? else f<=f+1;
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??????????????? end if;
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???????????????????? ??? if sss="00010" then????????????????????????????? ????????--方波A
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????????????????? if con<=z then? dd<=amp0; con<=con+1;
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???????????????????? ????? elsif con=63 then con<=0; dd<="00000000";
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???????????????????? ????? else con<=con+1; dd<="00000000";
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????????????????? end if;
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??????????????? elsif sss="10000" then dd<=d;????????????????????? ???????--正弦波
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??????????????? elsif sss="00100" then dd<=f(5 downto 0)&"00";????????????? --鋸齒波
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??????????????? elsif sss="01000" then --三角波
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????????????????? if f>31 then dd<=("111111"-f(5 downto 0))&"00";
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????????????????? else dd<=f(5 downto 0)&"00";
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?? ???????????????end if;
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???????????????????? ??? elsif sss="00001" then?????????????????????????????????? --任意波
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????????????????? if addr<63 then dd<=ram(addr); addr<=addr+1;
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????????????????? elsif addr=63 then dd<=ram(63); addr<=0;
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????????????????? end if;
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?????????????? ?else????????????????????????????????? --完成5種波形的線形疊加
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???????????????????? ????? if sss(1)='1' then
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??????????????????? if con<=z then con<=con+1;
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dd0:=conv_integer(amp0);????? --方波波形數據dd0
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???????????????????? ??????? else con<=con+1; dd0:=0;
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??????????????????? end if;
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??????????????????????????? ? end if;
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?????? ???????????if sss(4)='1' then dd1:=conv_integer(d);??????? --正弦波波形數據dd1
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????????????????? end if;
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????????????????? if sss(2)='1' then dd2:=conv_integer(f(5 downto 0)&"00");
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????????????????????????????????????????????????????????? --鋸齒波波形數據dd2
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?????????? ???????end if;???????????
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??????????????????????????? ? if sss(3)='1' then
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??????????????????? if f>31 then dd3:=conv_integer(("111111"-f(5 downto 0))&"00");
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??????????????????? else dd3:=conv_integer(f(5 downto 0)&"00"); --三角波波形數據dd3
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??????????????????? end if;
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?????????????? ???end if;
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????????????????? if sss(0)='1' then
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??????????????????? if addr<63 then dd4:=conv_integer(ram(addr)); addr<=addr+1;
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??????????????????? elsif addr=63 then dd4:=conv_integer(ram(63)); addr<=0;
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??????????????????? end if;??????????????????????? ????????--任意波波形數據dd4
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????????????????? end if;
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???????????????????? ??? ddd:=conv_std_logic_vector((dd0+dd1+dd2+dd3+dd4),10);
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--波形線形疊加輸出
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??????????????????????????? dd<=ddd(9 downto 2);
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??????????????? end if;
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????????????? else count:=count+1;
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????????????? end if;
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??????????? end if;
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????????? else
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??????????? if coun0
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??????????? else
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????????????? if count3<=c/2 then count3:=count3+1; dd<=amp0;
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????????????? elsif count3=c then count3:=1;dd<="00000000";
?
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????????????? else count3:=count3+1; dd<="00000000";
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????????????? end if;
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??????????? end if;
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????????? end if;?
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??????? end if;
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?????? ??? if count1=12499999 then count1:=0;?????????????????????? --調方波A的占空比
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?????? ????? if zu='1' then
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??????????? if z<63 then z<=z+1;
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??????????? else z<=63;
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??????????? end if;
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????????? elsif zd='1' then
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??????????? if z>0 then z<=z-1;
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??????????? else z<=0;
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??????????? end if;
?
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????????? end if;
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?????? ??? else count1:=count1+1;
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?????? ??? end if;
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??????? if count0=3249999 then count0:=0;
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--up、down對4種波形幅度調節，u0、d0進一步對方波進行幅度調節
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?????? ????? if u0='1' then
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????????????? ??? if amp0<"11111111" then amp0<=amp0+1;
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????????????? ??? else amp0<="11111111";
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????????????? ??? end if;
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????????????? ? elsif d0='1' then
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????????????? ??? if amp0>"00000000" then amp0<=amp0-1;
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?? else amp0<="00000000";
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????????????? ??? end if;
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????????? elsif up='1' then
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??????????? if amp<"11111111" then amp<=amp+1;
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??????????? else amp<="11111111";
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??????????? end if;
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????????? elsif down='1' then
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??????????? if amp>"00000000" then amp<=amp-1;
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??????????? else amp<="00000000";
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??????????? end if;
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????????? end if;
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??????? else count0:=count0+1;
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??????? end if;
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?
????? end if;
?
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end if;
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end if;
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end process;
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a<=amp;??????????????????????? --將幅值輸出。
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cov_a:process(clk,amp,amp0)????????
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--主要實現各波形幅度值到BCD碼的轉化，由于方波和其他三種波形的幅度調節方式、精
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--度不同，因此對幅度的處理方式分兩種：“sss="00010" or sw='1'”是判斷輸出波形是否為
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--方波（A或B），bcd00,bcd10,bcd20,bcd30是本進程的輸出。
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variable count : integer range 0 to 50004225;
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variable counter : integer range 0 to 500055;
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variable count1,count0 : integer range 0 to 4999999;
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begin
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if rising_edge(clk) then
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??? if sss="00010" or sw='1' then count0:=0;?????????????????????????????????? --方波
?
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????? if count1=4999999 then count1:=0; bcd0<=0; bcd1<=0; bcd2<=0; bcd3<=0;
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count:=(conv_integer(amp))*(conv_integer(amp0))*769; --幅值運算
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????? elsif count1=4999900 then count1:=count1+1;
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bcd00<=bcd0; bcd10<=bcd1; bcd20<=bcd2; bcd30<=bcd3; ?--數據輸出
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????? else count1:=count1+1;???????????????????????? --二進制碼到BCD碼的數據轉換
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?????? ?if count>9999999 then count:=count-10000000; bcd0<=bcd0+1;
?
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??????? elsif count>999999 then count:=count-1000000; bcd1<=bcd1+1;
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??????? elsif count>99999 then count:=count-100000; bcd2<=bcd2+1;
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??????? elsif count>9999 then count:=count-10000; bcd3<=bcd3+1;
?
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??????? else null;
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??????? end if;
?
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????? end if;
?
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??? else count1:=0;??????????????????????????????????????? --正弦波、三角波、鋸齒波
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????? if count0=4999999 then counter:=conv_integer(amp)*1961;
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count0:=0; bcd01<=0; bcd11<=0; bcd21<=0; bcd31<=0;
?
?
?????? ? elsif count0=4999000 then bcd00<=bcd01; bcd10<=bcd11; bcd20<=bcd21;
?
?
bcd30<=bcd31; count0:=count0+1;
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?
????? else count0:=count0+1;
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?
?????? ??? if counter>99999 then counter:=counter-100000; bcd01<=bcd01+1;
?
?
??????? elsif counter>9999 then counter:=counter-10000; bcd11<=bcd11+1;
?
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? ??????elsif counter>999 then counter:=counter-1000; bcd21<=bcd21+1;
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??????? elsif counter>99 then counter:=counter-100; bcd31<=bcd31+1;
?
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??????? else null;
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??????? end if;
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????? end if;
?
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??? end if;
?
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? end if;
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end process;
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process(clk)?????????????????????? ??????--輸出波形幅度（峰-峰值）數據譯碼動態顯示
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variable count : integer range 0 to 499999;
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begin
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if rising_edge(clk) then
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??? if count<=124999 then y<=bcd00; count:=count+1; shift<="0111"; lcd(0)<='0';
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??? elsif count<=249999 then y<=bcd10; count:=count+1; shift<="1011";lcd(0)<='1';
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??? elsif count<=374999 then y<=bcd20; count:=count+1; shift<="1101";lcd(0)<='1';
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??? elsif count<499999 then y<=bcd30; count:=count+1; shift<="1110";lcd(0)<='1';
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?
??? elsif count=499999 then y<=bcd30; count:=0; shift<="1110";lcd(0)<='1';
?
?
??? end if;
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end if;
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case y is?????????????????????????????? --7段碼譯碼
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??? when 0 => lcd(7 downto 1)<="0000001";
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??? when 1 => lcd(7 downto 1)<="1001111";
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??? when 2 => lcd(7 downto 1)<="0010010";
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??? when 3 => lcd(7 downto 1)<="0000110";
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??? when 4 => lcd(7 downto 1)<="1001100";
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??? when 5 => lcd(7 downto 1)<="0100100";
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??? when 6 => lcd(7 downto 1)<="0100000";
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??? when 7 => lcd(7 downto 1)<="0001111";
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??? when 8 => lcd(7 downto 1)<="0000000";
?
?
??? when 9 => lcd(7 downto 1)<="0000100";
?
?
when others => lcd(7 downto 1)<="0000001";
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end case;
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end process;
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ym:process(clk)????????????????? --正弦波在一個周期內時域上的64個采樣點的波形數據
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begin
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if rising_edge(clk) then
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case f is
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when "00000000"=> d<="11111111"? ; when "00000001"=> d<="11111110"? ;
?
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when "00000010"=> d<="11111100"? ;when "00000011"=> d<="11111001"? ;
?
?
when "00000100"=> d<="11110101"? ; when "00000101"=> d<="11101111"? ;
?
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when "00000110"=> d<="11101001"? ;when "00000111"=> d<="11100001"? ;
?
?
when "00001000"=> d<="11011001"? ; when "00001001"=> d<="11001111"? ;
?
?
when "00001010"=> d<="11000101"? ;when "00001011"=> d<="10111010"? ;
?
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when "00001100"=> d<="10101110"? ; when "00001101"=> d<="10100010"? ;
?
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when "00001110"=> d<="10010110"? ;when "00001111"=> d<="10001001"? ;
?
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when "00010000"=> d<="01111100"? ; when "00010001"=> d<="01110000"? ;
?
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when "00010010"=> d<="01100011"? ;when "00010011"=> d<="01010111"? ;
?
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when "00010100"=> d<="01001011"? ; when "00010101"=> d<="01000000"? ;
?
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when "00010110"=> d<="00110101"? ;when "00010111"=> d<="00101011"? ;
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when "00011000"=> d<="00100010"? ; when "00011001"=> d<="00011010"? ;
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when "00011010"=> d<="00010011"? ;when "00011011"=> d<="00001101"? ;
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when "00011100"=> d<="00001000"? ; when "00011101"=> d<="00000100"? ;
?
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when "00011110"=> d<="00000001"? ;when "00011111"=> d<="00000000"? ;
?
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when "00100000"=> d<="00000000" ?; when "00100001"=> d<="00000001"? ;
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when "00100010"=> d<="00000100"? ;when "00100011"=> d<="00001000"? ;
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when "00100100"=> d<="00001101"? ; when "00100101"=> d<="00010011"? ;
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when "00100110"=> d<="00011010"? ;when "00100111"=> d<="00100010"? ;
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when "00101000"=> d<="00101011"? ; when "00101001"=> d<="00110101"? ;
?
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when "00101010"=> d<="01000000"? ;when "00101011"=> d<="01001011"? ;
?
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when "00101100"=> d<="01010111"? ; when "00101101"=> d<="01100011"? ;
?
?
when "00101110"=> d<="01110000"? ;when "00101111"=> d<="01111100"? ;
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when "00110000"=> d<="10001001"? ; when "00110001"=> d<="10010110"? ;
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when "00110010"=> d<="10100010"? ;when "00110011"=> d<="10101110"? ;
?
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when "00110100"=> d<="10111010"? ; when "00110101"=> d<="11000101"? ;
?
?
when "00110110"=> d<="11001111"? ;when "00110111"=> d<="11011001"? ;
?
?
when "00111000"=> d<="11100001"? ; when "00111001"=> d<="11101001"? ;
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工商網監
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