摘要:半球諧振陀螺廣泛用于深空探測，導航，航海軍事等方面，對半球諧振陀螺的研究具有學術和實際應用意義。驅動電路則是半球諧振陀螺儀的一個重要部分，本文主要討論了半球諧振陀螺驅動電路數字部分的設計與實現，由半球諧振陀螺儀的驅動原理可知，如果讓其達到諧振，需要產生正弦掃頻波形，因此本文的主要工作為產生正弦掃頻波形。主要工作內容：1、利用MATLAB和FPGA實現DDS（直接數字式頻率合成）技術；2、設計了DA轉換與正弦波輸出以及測試電路。具體是利用Verilog語言對FPGA進行編程控制，然后再通過高速DA轉換，產生掃頻波形，通過控制開發板上的按鍵產生符合下列要求的正弦信號發生器 ： 1）正弦信號頻率：1kHz-20kHz.  2）分辨率：0.1Hz.  3）幅度：1V-3V。最后對產生的正弦信號做出分析，用產生出的正弦掃頻信號對半球諧振陀螺進行驅動。測試結果表明，產生正弦波理想，能找到半球諧振陀螺諧振點。實現了陀螺的驅動。

關鍵詞：半球諧振陀螺；驅動；FPGA；DDS；正弦波；數字設計

目錄

中文摘要

Abstract

前  言-3

第一章-緒 論-4

1.1研究背景-4

1.2 國內外研究現狀-4

1.3 本文研究的主要內容-5

第二章 半球諧振陀螺的工作原理-6

2.1系統整體框圖-6

2.2半球諧振陀螺結構-6

2.3半球諧振陀螺的驅動原理-7

第三章 直接數字頻率合成技術（DDS）-9

3.1 DDS技術概述-9

3.2 DDS工作原理-9

3.3 DDS技術特點分析-12

3.3.1 DDS技術優點-12

3.3.2 DDS技術缺點-12

3.4 方案的比較與確定-13

第四章 基于FPGA的正弦掃頻信號發生系統-14

4.1 現場可編程邏輯門列陣（FPGA）-14

4.1.1 FPGA簡介-14

4.1.2 FPGA開發板BASYS3-15

4.1.3硬件描述語言Verilog-17

4.1.4 FPGA集成開發環境Vivado-17

4.2 DDS系統整體框架-19

4.3 DDS系統軟件設計-19

4.3.1 相位累加器模塊設計-19

4.3.2 正弦波形存儲ROM-21

4.3.3 頻率控制模塊設計-23

4.4 DDS系統硬件設計-23

4.4.1按鍵控制-23

4.4.2數碼管顯示-25

4.4.3 DA轉換電路-26

4.4.4 放大器-28

第五章 電路測試與結果分析-29

5.1電路測試-29

5.2 諧振點分析-33

第六章 總 結-34

參考文獻-36

致  謝-37