数字信号处理（DSP）
综合设计性实验报告
学院：电子信息工程学院
班级：通信0708
指导教师：高海林
学生：原凌云07211253
张丽康07211256
北京交通大学电工电子教学基地
2004年12月28日
目录
一、设计任务 (3)
二、实验目的 (3)
三、设计内容 (3)
四、实验原理 (4)
五、程序设计 (6)
1、程序源代码
2、实验截图和结果
六、实验总结 (22)
七、参考资料 (23)
一、设计任务书
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。信号发生器在现代工程中应用非常广泛。在实际中常需要产生一些特殊波形，用于仿真实际信号的波形，以检测和调试测量装置。
使用DSP 和D/A 转换器可以产生连续的正弦波信号，同样也能产生方波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。本设计要求采用DSP及其D/A转换器产生上述各种信号波形。
二、实验目的
（1）了解产生信号的两种方法及各自的优缺点。
（2）掌握使用DSP产生正弦波的原理和算法，进而掌握一般信号产生的原理和方法。
（3）掌握5402DSK CODECC(A/D、D/A)的工作原理和初始化过程。（4）掌握使用指针访问片上ROM中正弦查找表的方法。
三、设计内容
使用DSP 产生300—4000HZ 的正弦信号，要求使用查表法，测量产生的信号波形的频率和幅度，并且频率可变、幅度可变、直流分量可变。用软件CCS5000编程实现，并硬件（DSK 板或示波器）连接进行功能演示。
使用计算法产生余弦波分量。
发挥部分：
（1）使用DSP 产生300—4000HZ 的方波、锯齿波和三角波。
（2）使用现有程序，实现不改变源程序，频率和幅度自动可调。
四、实验原理
产生连续信号的方法通常有两种：查表法和计算法，查表法不如计算法使用灵活。计算法可以使用泰勒级数展开法进行计算，也可以使用差分方程进行迭代计算或者直接使用三角函数进行计算。计算结果可以边计算边输出，也可以先计算后输出。
正弦函数和余弦函数的泰勒级数数学表达式为：
=x sin ΛΛ+--+-+-+---)!
12()1(!9!7!5!31
219753n x x x x x x n n ,x ?),(∞-∞∈ =x cos ΛΛ+-+-+-+-)!
2()1(!8!6!4!2128
642n x x x x x n n ,x ?),(∞-∞∈. 如果要计算一个角度ⅹ的正弦和余弦值，可以取其前五项进行近似计算。
或使用下面递归的差分方程进行计算。
y [n ]=A*y [n -1]-y [n -2] 其中：A=2cos(x )，x =2πF/F S 。F —信号频率，
F S—D/A转换频率。
利用递推公式计算正弦和余弦值需要已知cos(x)和正弦、余弦的前两个值。计算时所需的计算量小，但如果用来产生连续的正弦和余弦信号，则累积误差太大。要得到精确的计算结果，可以使用泰勒级数展开法进行计算，当然计算时所需的计算量很大。在实际应用时可以根据需要选择相应的算法。
要产生一个正弦信号，首先要算出一个周期内各样点的值，因为sin(x)的值总是小于1的小数，而5402 DSP是16位的定点处理器，所以要将其乘以215，变为Q15的数据格式，才能够在DSP中送到D/A转换器进行处理。
优缺点的比较：
查表法，即事先将要输出的数据计算好，存储在DSP的内部RAM中，然后依次循环输出，从而才生波形。这种方法的优点在于其速度快，可以产生频率很高的波形，而且不占用DSP的计算时间，它的缺点是需要占用DSP的内存空间，尤其是对采样频率比较大的输出波形，所需要的内部空间很大，所以这种方法用于对精度和频率要求不高的场合。第二个方法是计算法，即采用计算的方法依次计算数据然后输出。计算法的优缺点正好和查表法相反。其优点是不占用DSP的存储空间，可以根据信息随时间改变或调整输出波形的周期波形；其缺点是占用DSP的计算时间，使得执行程序的开销大
在实验中我们将采用查表法来实现正弦波，计算法产生余弦波。
余弦法的递推公式：cos(nx)=2cosxcos[(n-1)x]-cos[(n-2)x]
其中，cosx=cos(2*pi/N)=cos(2*pi*Fs/F),n=0时cos(nx)=1,n=1时cos(nx)=cosx,令N=256,Fs=16000,F=1000
调幅调频：我们将使用下面的一个界面
来实现频率和幅度的连续可调，但因为此界面和CCS运行界面不能同时存在，所以我们需要脱离CCS，而将程序烧至板子，然后在虚拟示波器上面观察波形的变化。
频率、幅度及直流分量可调也可以通过改变源程序来实现。
五、程序设计
基本部分：
【1】查表法实现正弦波的程序：
/**********正弦信号产生程序[1]**********************/
#include
#include
#include
#include
#include
void delay(s16 period);
HANDLE hHandset;
s16 data;
第1章 绪论 1.1 DSP 简介 数字信号处理(Digital Signal Processing ，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。在过去的二十多年时间里，信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。 图一是数字信号处理系统的简化框图。此系统先将模拟信号转换为数字信号，经数字信号处理后，再转换成模拟信号输出。其中抗混叠滤波器的作用是将输入信号 x(t)中高于折叠频率的分量滤除，以防止信号频谱的混叠。随后，信号经采样和A/D 转换后，变成数字信号x(n)。数字信号处理器对x(n)进行处理，得到输出数字信号 y(n),经D/A 转换器变成模拟信号。此信号经低通滤波器，滤除不需要的高频分量， 最后输出平滑的模拟信号y(t)。 图1.1 数字信号处理系统简化框图 数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。 抗混叠 滤波器 A/D 数字信号处理 D/A 低通滤波器 x(n) y(n) x(t) y(t)
简易信号发生器设计制作 一、训练目的 （1）掌握正弦波、三角波、矩形波和方波发生电路的工作原理； （2）学会正弦波、三角波、矩形波和方波发生电路的设计方法； （3）进一步熟悉电子线路的安装、调试、测试方法。 二、工作原理 正弦波、三角板、矩形波是电子电路中常用的测试信号，如测试放大器的增益、通频带等均要用到正弦信号作为测试信号。下面分别介绍产生这三种信号电路结构和工作原理。 1．正弦信号发生器 正弦信号的产生电路形式比较多，频率较低时常用文氏电桥振荡器，图7-1为实用文氏电桥振荡电路。图中R 1、R 2、R 3、RW 2构成负反馈支路，二极管D 1、D 2构成稳幅电路，C 2、R 11（或R 12或R 13）、C 1、R 21（或R 22或R 23）串并联电路构成正反馈支路，并兼作选频网络。调节电位器RW 2可以改变负反馈的深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。二极管D 1、D 2要求温度稳定性好，特性匹配以确保输出信号正负半周对称，R 4接入用以消除二极管的非线性影响，改善波形失真。如K1接电阻R 11、K2接R 21，并且R 11= R 21=R ，C 1= C 2=C ，则电路的振荡频率为： 1 2f RC π= （7-1） 起振的幅值条件： 1 1f v R A R =+ （7-2） 图7-1 正弦信号发生器 通过调整RW 2可以改变电路放大倍数，能使电路起振并且失真最小。该电路可通过开关K1、K2选择不同的电阻以得到不同频率的信号输出。 2．方波和矩形波发生器
方波发生电路如图7-2，其基本原理是在滞回比较器的基础上增加了由R 4和C 1构成的积分电路，输出电压通过该积分电路送人到比较器的反相输入端。其中R 3 、D Z1和D Z2构成双向限幅电路，这样就构成了方波发生器电路，其工作原理如下： 假设在接通电源瞬间，输出电压o v 为Z V +(稳压二极管D Z1、D Z2额定工作时的稳压值)，这时比较器同相端的输入电压为 2 12 Z R v V R R +≈ + （7-3） 同时输出电压o v 会通过电阻R 4给C 1充电，反相端的输入电压v -就会逐步升高，当反向输入端的电压v -略大于同相端输入电压v +时，比较器输出电压立即从Z V +翻转为Z V -，这时输出端电压o v 为Z V -，比较器同相端输入电压v +'为 2 12 Z R v V R R +'≈- + （7-4） 这时输出的电压o v 会通过R 4对C 1进行反向充电，当反相输入端的电压略低于v +'时，输出状态再翻转回来，如此反复形成方波信号。所产生方波信号的频率为 41 1 2f R C = 方波 （7-5） R 4 o 图7-2 方波发生电路
目录 摘 要 (2) Abstract (3) 1 绪论 (4) 1.1概述 (4) 1.2选题的目的、意义 (4) 1.3 选题的背景 (5) 1.4 本文所研究的内容 (6) 2 波形信号发生器的原理及方案选择 (7) 2.1任意波形信号发生器的原理 (7) 2.1.1 直接模拟法 (7) 2.1.2 直接数字法 (7) 2.2 任意波形发生器的设计方案 (9) 2.2.1 查表法 (9) 2.2.2计算法 (9) 2.2.3传统方法 (10) 3 基于DSP 5416的任意波形信号发生器的软件设计 (12) 3.1 TMS320C5416的开发流程 (12) 3.2软件开发环境 (13) 3.3任意波形信号发生器的软件编程 (14) 3.3.1 计算法实现波形输出 (14) 3.3.2 D/A转换 (15) 3.3.3波形控制及软件设计流程图 (16) 3.4参数的设定 (18) 4 基于DSP 5416的任意波形信号发生器的硬件设计 (20) 4.1 TMS320VC5416开发板 (20) 4.2 TMS320VC5416实验箱的连接 (23) 4.3 波形信号发生器的硬件测试过程 (23) 5 任意波形信号发生器展望 (28) 结束语 (29) 致谢 (30) 参考文献 (31)
摘 要 任意波形发生器是信号源的一种，它是具有信号源所具有的特点，更因它高的性能优势而倍受人们青睐。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和试验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。 随着无线电应用领域的扩展，针对广播、电视、雷达、通信的专用信号发生器获得了长足的发展，表现在载波调制方式的多样化，从调幅、调频、调相到脉冲调制。如果采用多台信号发生器获得测量信号显然是很不方便的。因此需要任意波形发生器（Arbitrary Waveform Generator，AWG），使其能够产生任意频率的载频信号和多种载波调制信号。 目前我国已经开始研制任意波形发生器，并取得了可喜的成果。但总的来说，我国任意波形发生器还没有形成真正的产业。并且我国目前在任意波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。 本文主要工作分为以下几个方面：首先，介绍研制任意波形信号发生器的目的、意义、背景，以及利用CCS仿真工具用软件实现任意波形信号发生器的的过程 ；之后，对硬件的连接及测试结果作介绍；最后，简要的对任意波形信号发生器的未来作一下展望。 关键词：DSP，任意波形信号发生器,DDS
基于DSP设计正弦信号发生器 一．设计目的 设计一个基于DSP的正弦信号发生器 二．设计内容 利用基于CCS开发环境中的C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。三．设计原理 一般情况，产生正弦波的方法有两种：查表法和泰勒级数展开法。查表法是使用比较普遍的方法，优点是处理速度快，调频调相容易，精度高，但需要的存储器容量很大。泰勒级数展开法需要的存储单元少，具有稳定性好，算法简单，易于编程等优点，而且展开的级数越多，失真度就越小。本文采用了泰勒级数展开法。一个角度为θ的正弦和余弦函数，可以展开成泰勒级数，取其前5项进行近似得： 式中：x为θ的弧度值，x=2πf／fs(fs是采样频率；f是所要发生的信号频率。 正弦波的波形可以看作由无数点组成，这些点与x轴的每一个角度值相
对应，可以利用DSP处理器处理大量重复计算的优势来计算x轴每一点对应的y的值(在x轴取N个点进行逼近)。整个系统软件由主程序和基于泰勒展开法的SIN子程序组成，相应的软件流程图如图。
三．总体方案设计 本设计采用TMS320C54X系列的DSP作为正弦信号发生器的核心控制芯片。 通过计算一个角度的正弦值和余弦值程序可实现正弦波，其步骤如下： 1.利用sinx和cosx子程序，计算0°~45°（间隔为0.5°）的正弦和余弦值 2.利用sin（2x)=2sin(x)cos(x)公式，计算0°~90°的正弦值（间隔为1°） 3.通过复制，获得0°~359°的正弦值 4.将0°~359°的正弦值重复从PA口输出，便可得到正弦波 四．软件操作 DSP 集成开发环境 CCS是 Code Composer Studio 的缩写，即代码设计工作室。它是 TI 公司推出的集成可视化 DSP 软件开发工具。DSP CCS 内部集成了以下软件工具：◆ DSP 代码产生工具（包括 DSP 的 C 编译器、汇编优化器、汇编器和链接器）◆ CCS 集成开发环境（包括编辑、建立和调试 DSP 目标程序）◆ 实时基础软件 DSP/BIOS （必须具有硬件开发板）◆ RTDX、主机接口和 API（必须具有硬件开发板）在 CCS 下，用户可以对软件进行编辑、编译、调试、代码性能测试（profile）和项目管理等工作。CCS 可以提供如下功能：◆ 设置断点◆ 在断点处自动修改窗口◆ 观察变量◆ 观察和编辑存储器和寄存器◆ 利用测试点使数据流在目标系统和文件之间流动◆ 观察调用堆栈◆ 观察图形信号◆ 代码性能测试（profiling）◆ 观察反汇编和 C 指令执行◆ 提供 GEL （通用扩展语言）语言。此语言能增加一个函数或功能到 CCS 菜单中来完成用户自己设定的任务，是扩展 CCS 功能的专用语言。使用 CCS，可以加速 DSP 的开发进程，是 DSP 开发应用的得力助手。这里以 C54x DSP 的 CCS 3.1 为例介绍正弦波的产生。 利用 CCS 集成开发环境，用户可以在一个开发环境下完成工程定义、程序编辑、编译链接、调试和数据分析等工作环节。 1.创建工程（project）文件 选择Project→New，在“Project”文本框中键入将要创建的工程项目名，本例工程项目名为“sin”
1 引言 信号发生器又称信号源或者振荡器，它是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器，在生产实践和科技领域有着广泛的应用。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。信号发生器在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。 信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。到70年代处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。
信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。但作为一种仪器，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。因此完整的函数信号发生器的设计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。 2 数字信号发生器的系统总述 2.1 系统简介 信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。 本设计以AT89C52[1]单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统主要包括CPU模块、显示模块、键盘输入模块、数模转换模块、波形输出模块。系统电路原理图见附录A，PCB （印制电路板）图见附录B。其中CPU模块负责控制信号的产生、变化及频率的改变；模数转换模块采用DAC0832实现不同波形的输出；显示模块采用1602液晶显示，实现波型和频率显示；键盘输入模块实
苏州科技学院 毕业设计开题报告 设计题目任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）院系电子与信息工程学院 专业电子信息工程 班级电子0911 学生姓名XXXXXXX 学号 设计地点 指导教师 2013 年3月31 日
设计题目：任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）课题目的、意义及相关研究动态： 一、课题目的： 信号发生器是一种能产生模拟电压波形的设备，这些波形能够校验电子电路的设计。信号发生器广泛用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域,它是一种可以产生正弦波，方波，三角波等函数波形的一起，其频率范围约为几毫赫到几十兆赫，在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能鉴定，在多数电路传递网络中，电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率，相位的检测中都可以得到广泛的应用。因此，研究信号发生器也是一个很重要的发展方向。 常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，但这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而本课题设计的函数信号发生器，由单片机构成具有结构简单，价格便宜等特点将成为数字量信号发生器的发展趋势。 本课题采用的是以89c51为核心，结合 DAC0832实现程控一般波形的低频信号输出，他的一些主要技术特性基本瞒住一般使用的需要，并且它具有功能丰富，性能稳定，价格便宜，操作方便等特点，具有一定的推广作用。 二、课题意义： （1）任意信号发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握任意信号发生器的工作原理至关重要。 （2）任意信号发生器能产生某些特定的周期性时间任意波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫任意信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。 （3）本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用任意信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。 （4）任意信号发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，任意信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。
信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U =6V，正弦波U p-p>1V。 p-p 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时）用仪器测量上升时间，三角波r△<2%，正弦波r <5%。（计算参数） ～ 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。
图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。（差模传输特性）其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注 应接近晶体意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V m 管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路
图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2调整电路的对称性，并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2、C 3为隔直电容，C 4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。取Ic2上面的电流（看输出） 波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n 个波段范围。(n>3) ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p 。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r ～和r △；表征方波特性的参数是上升时间t r 。 四、电路仿真与分析 实验仿真电路图如图
数字信号处理（DSP） 综合设计性实验报告 学院：电子信息工程学院 班级：通信0708 指导教师：高海林 学生：原凌云07211253 张丽康07211256
北京交通大学电工电子教学基地 2004年12月28日 目录 一、设计任务 (3) 二、实验目的 (3) 三、设计内容 (3) 四、实验原理 (4) 五、程序设计 (6) 1、程序源代码 2、实验截图和结果 六、实验总结 (22) 七、参考资料 (23)
一、设计任务书 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。信号发生器在现代工程中应用非常广泛。在实际中常需要产生一些特殊波形，用于仿真实际信号的波形，以检测和调试测量装置。 使用DSP 和D/A 转换器可以产生连续的正弦波信号，同样也能产生方波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。本设计要求采用DSP及其D/A转换器产生上述各种信号波形。 二、实验目的 （1）了解产生信号的两种方法及各自的优缺点。 （2）掌握使用DSP产生正弦波的原理和算法，进而掌握一般信号产生的原理和方法。 （3）掌握5402DSK CODECC(A/D、D/A)的工作原理和初始化过程。（4）掌握使用指针访问片上ROM中正弦查找表的方法。
三、设计内容 使用DSP 产生300—4000HZ 的正弦信号，要求使用查表法，测量产生的信号波形的频率和幅度，并且频率可变、幅度可变、直流分量可变。用软件CCS5000编程实现，并硬件（DSK 板或示波器）连接进行功能演示。 使用计算法产生余弦波分量。 发挥部分： （1）使用DSP 产生300—4000HZ 的方波、锯齿波和三角波。 （2）使用现有程序，实现不改变源程序，频率和幅度自动可调。 四、实验原理 产生连续信号的方法通常有两种：查表法和计算法，查表法不如计算法使用灵活。计算法可以使用泰勒级数展开法进行计算，也可以使用差分方程进行迭代计算或者直接使用三角函数进行计算。计算结果可以边计算边输出，也可以先计算后输出。 正弦函数和余弦函数的泰勒级数数学表达式为： =x sin ΛΛ+--+-+-+---)! 12()1(!9!7!5!31 219753n x x x x x x n n ,x ?),(∞-∞∈ =x cos ΛΛ+-+-+-+-)! 2()1(!8!6!4!2128 642n x x x x x n n ,x ?),(∞-∞∈. 如果要计算一个角度ⅹ的正弦和余弦值，可以取其前五项进行近似计算。 或使用下面递归的差分方程进行计算。 y [n ]=A*y [n -1]-y [n -2] 其中：A=2cos(x )，x =2πF/F S 。F —信号频率，
基于DSP的信号发生器设计设计题目：正弦信号发生器 专业班级电科11级-1班 学号 311108001417 学生姓名王博 指导教师王科平
摘要 正弦信号发生器是信号中最常见的一种，它能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号，在这些信号发生器中，又以低频正弦信号发生器最为常用，在科学研究及生产实践中均有着广泛应用。 目前，常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积大和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵，而本文借助DSP运算速度高，系统集成度强的优势设计的这种信号发生器，比以前的数字式信号发生器具有速度更快，且实现更加简便。正弦信号发生器是信号中最常见的一种，它能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号，在这些信号发生器中，又以低频正弦信号发生器最为常用，在科学研究及生产实践中均有着广泛应用。 目前，常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积大和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵，而本文借助DSP运算速度高，系统集成度强的优势设计的这种信号发生器，比以前的数字式信号发生器具有速度更快，且实现更加简便。
目录 一、概述 (3) 二、系统设计 (4) 2.1 总体方案 (4) 2.2正弦波信号发生器 (4) 三、硬件设计 (5) 3.1硬件组成部分 (5) 3.2控制器部分 (6) 3.4人机接口部分 (7) 四、软件设计 (8) 4.1流程图 (8) 4.2 正弦信号发生器程序清单 (9) 五、总结 (14) 参考文献 (14)
北京工业大学课程设计报告 模电课设题目基于运放的信号发生器设计 班级：1302421 学号：13024219 姓名：吕迪 组号：7 2015年 6月
一、设计题目 基于运放的信号发生器设计 二、设计任务及设计要求 （一）设计任务 本课题要求使用集成运算放大器制作正弦波发生器，在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激震荡而产生正弦波输出的电路。经过波形变换可以产生同频三角波、方波信号。（二）设计要求 基本要求：使用LM324，采用经典振荡电路，产生正弦信号，频率范围,360Hz～100kHz。输出信号幅度可调，使用单电源供电以及增加功率。 （三）扩展要求 （1）扩大信号频率的范围； （2）增加输出功率 （3）具有输出频率的显示功能。 三、设计方案 （一）设计框图 （二）设计方案选择思路 我们在模电课上学过几种正弦波振荡器的基本电路，包括RC串并联正弦波振荡器、电容三点式正弦波振荡器以及电感三点式正弦波振荡器。因为题目要求设计基于运放的正弦波发生器，我们就确定将RC串并联网络正弦波振荡器作为我们设计的基础电路，因为此振荡器适用于频率在1MHz一下的低频正弦波振荡器而且频率调节方便，我们打算先通过计算搭建RC 正弦波振荡电路，测试基本电路达到的频率及幅值范围，再在这一基础上进行放大，使频率及幅值与设计要求相符合，因此设计出了二级反向放大这一模块。最后，为了提高电路的输出功率，减小电路的输出阻抗，再设计电压跟随器这一模块来完善整个电路。由此，我们确定出三个模块：RC正弦波振荡电路，二级反向放大电路，电压跟随器，并准备从基础模块入手，分模块实现，并根据实际情况不断调整改进原先的设计方案。 （三）元器件清单 芯片：LM324*2 40106*1 二极管：1N4148*2 电容：10μF*1、10nf *4 电阻：2k*1 、10k*4、51k*1 、82k*1 、91k*1 、100k滑动变阻器*1、220k*1 电位器：50k双联*1、10k*2、50k*1 （四）芯片资料
基于FPGA的正弦信号发生器设计 摘要：本设计结合了EDA技术和直接数字频率合成（DDS）技术。EDA技术是现代电子设计技术的核心，是以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化的设计技术。DDS技术则是最为先进的频率合成技术，具有频率分辨率高、频率切换速度快、相位连续、输出相位噪声低等诸多优点。 本文在对现有DDS技术的大量文献调研的基础上，提出了符合FPGA结构的正弦信号发生器设计方案并利用MAXPLUSⅡ软件进行了设计实现。文中介绍了EDA技术相关知识，同时阐述了DDS技术的工作原理、电路结构，及设计的思路和实现方法。经过仿真测试，设计达到了技术要求。 关键词：现场可编程门阵列（FPGA）；直接数字频率合成（DDS）；正弦波信号发生器
The design of sine signal generating device based on FPGA Abstract：The design that combines EDA technology and Direct Digital Synthesis (DDS) technology. EDA technology is the design of modern electronic technology at the core, electronic system design direction for the application of electronic design automation products technology. DDS technology is the most advanced frequency synthesizer technology with the high-frequency resolution and frequency switching speed, continuous phase, low phase noise output many advantages. Based on the technology of existing DDS study of the extensive literature on the basis of FPGA with the structure of the sinusoidal signal generator design and the use of FPGA II software located Total realized. The paper introduced the EDA technology-related knowledge, and elaborated on the DDS technology principle, circuit structure, and design ideas and methods. After simulation tests designed to achieve the technical requirements. Keywords：FPGA；DDS；sine signal generating device
第1章绪论 1.1 DSP简介 数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP>是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域地新兴学科.20世纪60年代以来,随着计算机和信息技术地飞速发展,数字信号处理技术应运而生并得到迅速地发展.数字信号处理是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息,来处理现实信号地方法,这些信号由数字序列表示.在过去地二十多年时间里,信号处理已经在通信等领域得到极为广泛地应用. ,经 x(t>,信号经采样和A/D 转换后,得到输出数字信号y(n>,, 图1.1数字信号处理系统简化框图 数字信号处理是以众多学科为理论基础地,它所涉及地范围极其广泛.例如,在数学领域,微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理地基本工具,与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关.近来新兴地一些学科,如人工智能、模式识别、神经网络等,都与数字信号处理密不可分.可以说,数字信号处理是把许多经典地理论体系作为自己地理论基础,同时又使自己成为一系列新兴学科地理论基础. 1.2 课题来源 数字信号处理器(DSP>是在模拟信号变成数字信号以后进行高速实时处理地专用处理器.DSP芯片以其独特地结构和快速实现各种数字信号处理算法地突出优点,发展十分迅速.数字信号发生器是在电子电路设计、自动控制系统和仪表测量校正调试中应用很多地一种信号发生装置和信号源.而正弦信号是一种频率成分最为单一地常见信号源,任何复杂信号(例如声音信号>都可以通过傅里叶变换分解为许多频率不同、幅度不等地正弦信号地叠加,广泛地应用在电子技术实验、自动控制系统和通
实验十任意信号发生器 座位号: 第一组B5 姓名：陈翔宇1104210311 小组成员: 董泽人1104210202 于杏 1104210101 指导老师: 李彧晟 2014年
一、实验目的 １、熟悉DSP的软硬件开发平台 ２、熟悉TI DSP软件集成开发环境 ３、学习DSP程序的编程开发 ４、熟悉工程代码产生方法 ５、掌握TMS320F2812的ADC外设的使用 ６、熟悉TMS320F2812的中断的设置 ７、掌握代码调试的基本方法 二、实验仪器 计算机、C2000 DSP 教学实验箱、XDS510USB仿真器、示波器和信号源等。 三、注意事项 进入CCS顺序： １、打开C2000实验箱电源（确认实验箱电源正常加载） ２、点击CCS2(C2000) 进入开发界面 退出CCS顺序： １、关闭CCS2(C2000)应用程序 ２、关闭C2000实验箱电源 四、实验内容 建立工程，编写DSP的主程序，并对工程进行编译、链接，利用现有DSP 平台实现数据的采集、存储以及模拟还原，通过图表以及示波器观察结果。五、实验要求 实验指导书上的要求： １、独立完成项目编译、链接、调试的全过程； ２、利用数码显示管，在DSP初始化子模块后添加语句或者编写程序，使之能够显示实验日期； ３、记录实验中各子程序包括主程序的入口实际地址，与memory比较，指出分别位于什么类型的存储器中； ４、指出波形数据保存的空间地址，并以图形方式显示线性调频信号的波
形，并保存，附在实验报告中。 课件上的要求： ５、数码管显示实验日期或学号（同要求2）； ６、指出线性调频信号波形的存储地址，作图显示，并在示波器上输出该波形； ７、改变正弦信号频率编程实现，在示波器上验证，要求记录改变参数以及实测频率。 六、实验步骤及结果 １、检查DSP平台（仿真器、实验箱、计算机）之间的连接，打开计算机及实验板电源，检查电源加载是否异常； ２、打开CCS，执行命令Project→New，弹出“Project Creation”对话框，在第一项Project Name中输入工程名“A2”，在第二项Location中选择D 盘名为a文件夹下的A2文件夹中，其余默认，单击“完成”。 ３、单击Project→Add Files to Project，找到实验十的范例程序所在位置，拉下文件类型选择框改为“显示所有类型文件”，选中第一个需要加入工程 的文件，按住shift键，选中最后一个需要加入的文件，点击确认，这样，所有需要添加进去的.c文件、.cmd文件和.lib文件都添加进了工程。 ４、打开source下的RamGen.c文件，进入c程序编辑界面；将初始化LED 的程序段改为下面程序： /* 初始化LED */ *LED8 = 0x66; // LED8显示4 *(LED8+0x100) = 0x06; // LED7显示1 *(LED8+0x200) = 0x86; // LED6显示1. *(LED8+0x300) = 0x06; // LED5显示1 *(LED8+0x400) = 0xE6; // LED4显示4. *(LED8+0x500) = 0x06; // LED3显示1 *(LED8+0x600) = 0x3F; // LED2显示0 *(LED8+0x700) = 0x5B; // LED1显示2 *(LEDWR) = 0XFF; // WIRTE DATA TO LED
《电子技术课程设计》 题目：多功能信号发生器 院系：电子信息工程 专业：xxxxxxxx 班级：xxxxxx 学号：xxxxxxxx 姓名：xxx 指导教师：xxx 时间：xxxx-xx-xx
电子电路设计 ——多功能信号发生器目录 一..课程设计的目的 二课程设计任务书(包括技术指标要求) 三时间进度安排(10周~15周) a.方案选择及电路工作原理； b.单元电路设计计算、电路图及软件仿真； c.安装、调试并解决遇到的问题； d.电路性能指标测试； e.写出课程设计报告书； 四、总体方案 五、电路设计 (1)8038原理, LM318原理, (2)性能\特点及引脚 (3)电路设计,要说明原理 (4)振动频率及参数计算 六电路调试 要详细说明(电源连接情况, 怎样通电\ 先调试后调试,频率调试幅度调试波行不稳调试 七收获和体会
一、课程设计的目的 通过对多功能信号发生器的电路设计，掌握信号发生器的设计方法和测试技术，了解了8038的工作原理和应用，其内部组成原理，设计并制作信号发生器能够提高自己的动手能力，积累一定的操作经验。在对电路焊接的途中，对一些问题的解决能够提高自己操作能力随着集成制造技术的不断发展，多功能信号发射器已经被制作成专用的集成电路。这种集成电路适用方便，调试简单，性能稳定，不仅能产生正弦波，还可以同时产生三角波和方波。它只需要外接很少的几个元件就能实现一个多种波、波形输出的信号发生器。不仅如此，它在工作时产生频率的温度漂移小于50×10-6／℃;正弦波输出失真度小于1％,输出频率范围为0.01Hz~300kHz;方波的输出电压幅度为零到外接电源电压。因此，多功能信号发生器制作的集成电路收到了广泛的应用。 二、课程设计任务书(包括技术指标要求) 任务：设计一个能产生正弦波、方波、三角波以及单脉冲信号发生器。 要求： 1．输出频率为f=20Hz~5kHz的连续可调正弦波、方波和三角波。 2．输出幅度为5V的单脉冲信号。 3．输出正弦波幅度V o= 0~5V可调，波形的非线性失真系数γ≤
正弦信号发生器 摘要：本系统以MSP430和DDS为控制核心，由正弦信号发生模块、功率放大模块、频率调制（FM）、幅度调制（AM）模块、数字键控（ASK，PSK）模块以及测试信号发生模块组成。采用数控的方法控制DDS芯片AD9851产生1kHz～10MHz正弦信号；经滤波、放大和功放模块达到正弦信号输出电压幅度 =6V±1V 并具有一定的驱动能力的功能；产生载波信号可设定的AM、FM信号；二进制基带序列码由CPLD产生，在100KHz固定载波频率下进行数字键控，产生ASK，PSK 信号且二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号可自行产生。 关键词：DDS；宽频放大；模拟调频；模拟调幅。 一、方案比较与论证 1.方案论证与选择 （1）正弦信号产生部分 方案一：使用集成函数发生器芯片ICL8038。 ICL8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种不同的波形，将他作为正弦信号发生器。它是电压控制频率的集成芯片，失真度很低。可输入不同的外部电压来实现不同的频率输出。为了达到数控的目的，可用高精度DAC来输出电压以控制正弦波的频率。 方案二：锁相环频率合成器（PLL） 锁相环频率合成器（PLL）是常用的频率合成方法。锁相环由参考信号源、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器几个部分组成。通过鉴相器获得输出的信号FO与输入信号Fi的相位差，经低通滤波器转换为相应的控制电压，控制VCO输出的信号频率，只有当输出信号与输入信号的频率于相位完全相等时，锁相环才达到稳定。如果在环路中加上分频系数可程控的分频器，即可获得频率程控的信号。由于输出信号的频率稳定度取决于参考振荡器信号fi ，参考信号fi 由晶振分频得到，晶振的稳定度相当高，因而该方案能获得频率稳定的信号。一般来说PLL的频率输出范围相当大，足以实现1kHz－10MHZ的正弦输出。如果fi＝100Hz 只要分频系数足够精细（能够以1步进），频率100Hz步进就可以实现。 方案三：直接数字频率合成（DDS） DDS是一种纯数字化方法。它现将所需正弦波一个周期的离散样点的幅值数字量存入ROM中，然后按一定的地址间隔（相位增量）读出，并经DA转换器形成模拟正弦信号，再经低通滤波器得到质量较好的正弦信号，DDS原理图如图1所示：
基于Matlab/DSP Builder的正弦信号发生器设计 引言 近年来随着通信技术的不断发展,信号的正确传输显得日益重要,也就是说要有一个可靠的能产生稳定确信号的发生器,基于Matlab/DSP Builder的正弦信号发生器是利用Matlab/DSP Builder的模块进行的模快化设计,软件的设计采用模块化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了、易懂、易学。使硬件在软件的控制下协调运作。 DSP Builder可以帮助设计者完成基于FPGA的DSP系统设计设计,除了图形化的系统建模外,还可以完成及大部分的设计过程和仿真,直至将设计文件下载到DSP 开发板上。此次实验的目的就是将两者的优势有机的结合在一起,利用DSP的优势开发正弦信号发生器。 在设计中主要采用DSP Builder库中的模块进行系统的模型设计,然后再进行Simulink仿真。 1.设计思想 1.1 DSP Builder特点 DSP Builder系统级(或算法级设计工具,它架构在多个软件工具之上,并把系统级(算法仿真建模和RTL(硬件实现两个领域的设计工具连接起来,最大程度的发挥了两种工具的优势。DSP Builder依赖于MathWorks公司的数学分析工具 Matlab/Simulink,可以在Simulink中进行图形化设计和仿真,同时又通过Signal Compilder把Matlab/Simulink的设计文件(.mdl转换成相应的硬件描述语言VHDL 设计文件(.vhd,以及用于控制和编译的tcl脚本。而对后者的处理可以用Quartus II 来实现。 1.2 QuartusII特点
课题：多功能信号发生器专业：电子信息工程 班级：1班 学号： 姓名： 指导教师：汪鑫 设计日期： 成绩： 重庆大学城市科技学院电气学院
多功能信号发生器设计报告 一、设计目的作用 1.掌握简易信号发生器的设计、组装与调试方法。 2.能熟练使用multisim10电路仿真软件对电路进行设计仿真调试。 3.加深对模拟电子技术相关知识的理解及应用。 二、设计要求 1.设计任务 设计一个能够输出正弦波、方波、三角波三种波形的信号发生器，性能要求如下： （1）输出频率，f=20Hz-5kHz 连续可调的正弦波、方波、三角波； （2）输出正弦波幅度V=0-5V可调，波形的非线性失真系数<=5%； （3）输出三角波幅度V=0-5V可调。 （4）输出方波幅度可在V=0-12V之间可调。 2.设计要求 （1）设计电路，计算电路元件参数，拟定测试方案和步骤； （2）测量技术指标参数； （3）写出设计报告。 三、设计的具体实现 1、系统概述 1.1正弦波发生电路的工作原理: 产生正弦振荡的条件: 正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路；反馈网络；选频网络；稳幅电路个部分。 正弦波振荡电路的组成判断及分类： （1）放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输出值，实现自由控制。 （2）选频网络：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。 （3）正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。（4）稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。 判断电路是否振荡。方法是： （1）是否满足相位条件，即电路是否是正反馈，只有满足相位条件才可能产
唐山师范学院 题目基于单片机的信号发生器的设计 院系名称：电子信息科学与技术 学号： 摘要 波形发生器即简易函数信号发生器，是一个能够产生多种波形，如三角波、锯
齿波、方波、正弦波等波形电路。函数信号发生器在电路实验和设备仪器中具有十分广泛的用途。通过对函数发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、锯齿波、方波、正弦波的函数波形发生器。在工业生产和科研中利用函数信号发生器发出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电工和电子产品进行指数验证、参数调整及性能鉴定。常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不仅参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其性能好但体积较大，价格较贵，因此，高精度，宽调幅将成为数字量信号发生器的趋势。 本文介绍的是利用89C52单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了 DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，89C52的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。文中着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。信号频率幅度也按要求可调。 本设计核心任务是：以AT89C52为核心，结合D/A转换器和DAC0832等器件，用仿真软件设计硬件电路，用C语言编写驱动程序，以实现程序控制产生正弦波、三角波、方波、三种常用低频信号。可以通过键盘选择波形和输入任意频率值。
关键词： AT89C52单片机函数波形发生器 DAC0832 方波三角波正弦波 目次 1 引言 (4) 2 系统设计 (6) 方案 (6) 器件选择 (6) 总体系统设计 (6) 硬件实现及单元电路设计 (7) 单片机最小系统设计 (7) D/A转换器 (8) 运算放大器电路 (10) LED显示器接口电路 (11) 波形产生原理及模块设计 (11) 显示模块设计 (13) 键盘显示模块设计 (14) 软件设计流程 (14) 软件中的重点模块设计 (14) 3 输出波形种类与频率的测试 (18) 测量仪器及调试说明 (18) 调试过程 (18) 调试结果 (22) 结论 (23) 致谢 (25) 参考文献 (26) 附录A 源程序 (27)