DSP课程设计——信号发生器(方波)
- 格式:docx
- 大小:409.44 KB
- 文档页数:17
课程设计说明书课程设计名称:电子课程设计课程设计题目:设计制作一个产生方波-三角波-正弦波函数转换器学院名称:信息工程学院专业:电子信息科学与技术班级:xxxxxxxx 学号:xxxxxxx 姓名:xxxxx评分:教师:xxxxxx20 13 年10 月15 日电子课程设计 课程设计任务书 20 13 -20 14 学年 第 1 学期 第 1 周- 3 周注:1、此表一组一表二份,课程设计小组组长一份;任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨越式的进步,科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。
由此可见科技已成为各国竞争的核心,尤其是电子通信方面更显得尤为重要,在国民生产各部门都得到了广泛的应用,而各种仪器在科技的作用性也非常重要,如信号发生器、单片机、集成电路等。
信号发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
常用超低频信号发生器的输出只有几种固定的波形,有方波、三角波、正弦波、锯齿波等,不能更改信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备,传统的可以完全由硬件电路搭接而成,如采用LM324振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一,不用依靠单片机。
本系统本课题将介绍由LM324集成电路组成的方波——三角波——正弦波函数信号发生器的设计方法,了解多功能函数信号发生器的功能及特点,进一步掌握波形参数的测试方法,制作这种低频的函数信号发生器成本较低,适合学生学习电子技术测量使用。
制作时只需要个别的外部元件就能产生正弦波、三角波、方波等脉冲信号。
输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。
关键字:信号发生器、波形转换、LM324目录目录 (1)前言 (2)第一章设计内容及要求 (3)1.1、设计任务和要求 (3)1.2、设计目的 (3)第二章系统设计方案 (4)2.1本系统方案包括三个部分 (4)2.2硬件电路方案设计 (4)第三章各单元电路的工作原理 (6)3.1方波发生电路 (6)3.2 方波---三角波转换电路 (8)3.3三角波---正弦波转换电路 (9)第四章安装、调试与结果分析 (11)4.1 软件仿真 (11)4.2 安装电路 (11)4.3 实物调试及故障分析与排除 (12)实验小结 (13)参考文献 (14)附录 (15)1.总原理图 (15)2..电路元器件清单 (16)3.芯片简介 (17)前言随着社会的发展与科技的进步,各式各样的电子产品涌向市场,人们对电子产品的需求量也越来越大,对产品的性能要求也越高。
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 ************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)一、概述数字信号处理(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。
模拟电子技术课程设计报告--方波、三角波、正弦波信号发生器设计课程设计报告题 目 方波、三角波、正弦波信号发生器设计课 程 名 称 模拟电子技术课程设计 院 部 名 称 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 生 姓 名 学 号 课程设计地点 课程设计学时 1周 指 导 教 师 赵国树金陵科技学院教务处制目录1、绪论 (1)1.1相关背景知识 (1)1.2课程设计条件 (1)1.3课程设计目的 (1)1.4课程设计的任务 (1)1.5课程设计的技术指标 (2)2、信号发生器的基本原理 (6)2.1原理框图 (6)2.2总体设计思路 (7)3、各组成部分的工作原理 (8)3.1 正弦波产生电路 (8)3.1.1正弦波产生电路 (8)3.1.2正弦波产生电路的工作原理 (8)3.2 正弦波到方波转换电路 (9)3.2.1正弦波到方波转换电路图 (9)3.2.2正弦波到方波转换电路的工作原理 (9)3.3 方波到三角波转换电路 (9)3.3.1方波到三角波转换电路图 (9)3.3.2方波到三角波转换电路的工作原理……………………104、电路仿真结果 (11)4.1正弦波产生电路的仿真结果 (11)4.2正弦波到方波转换电路的仿真结果 (11)4.3方波到三角波转换电路的仿真结果 (11)5、总原理图及元器件清单 (12)6、设计结果分析与总结 (13)7、参考文献 (14)方波、三角波、正弦波信号发生器设计1 绪论1.1相关背景知识函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管),也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术,本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。
太原理工大学DSP课程设计:正弦信号发生器的设计学号:班级:姓 名:指导教师:一、设计目的1、通过实验掌握DSP 的软件开发过程2、学会运用汇编语言进行程序设计3、学会用CCS 仿真模拟DSP 芯片,通过CCS 软件平台上应用C54X 汇编语言来实现正弦信号发生装置。
二、设计原理 本实验产生正弦波的方法是泰勒级数展开法。
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。
求一个角度的正弦值取泰勒级数的前5项,得近似计算式:三、总体方案设计))))((((981761541321 !9!7!5!3)sin(22229753⨯-⨯-⨯-⨯-=+-+-=x x x x x x x x x x x本实验是基于CCS开发环境的。
CCS是TI公司推出的为开发TMS320系列DSP软件的集成开发环境,是目前使用最为广泛的DSP开发软件之一。
它提供了环境配置、源文件编译、编译连接、程序调试、跟踪分析等环节,并把软、硬件开发工具集成在一起,使程序的编写、汇编、程序的软硬件仿真和调试等开发工作在统一的环境中进行,从而加速软件开发进程。
通过CCS软件平台上应用C54X汇编语言来实现正弦信号发生装置。
总体思想是: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。
四、设计内容1、设置在Family下选择C55xx,将看到所有C55xx的仿真驱动,包括软件仿真和硬件仿真;在Platform下选择Simulator,在Available Factory Boards中只显示软件仿真驱动,选中相应的驱动;双击C55xx Rev4.0 CPU Functional Simulator,可以在My System下看到所加入的驱动;点击Save & Quit,将保存设置退出Setup CCStudio v3.1并启动运行CCStudio。
※※※※※※※※※※2009级学生DSP原理※※※※及应用课程设计※※※※※※※※※※太原理工大学DSP原理及应用课程设计报告书课题名称正弦波信号发生器姓名学号院、系、部专业正弦波信号发生器课程设计一、课程设计基础数字信号处理(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。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备,以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理,以便提取有用的信息并进行有效的传输与应用。
数字信号处理是以众多学科为理论基础,它所涉及的范围极其广泛。
如数学领域中的微积分、概率统计、随机过程、数字分析等都是数字信号处理的基础工具。
它与网络理论、信号与系统、控制理论、通信理论、故障诊断等密切相关。
一个典型的DSP系统应包括抗混叠滤波器、数据采集A/D转换器、数字信号处理器DSP、D/A转换器和低通滤波器等组成。
DSP信号处理过程:①将输入信号x(t)进行抗混叠滤波,滤掉高于折叠频率的分量,以防止信号频谱的混叠;②经采样和A/D转换器,将滤波后的信号转换为数字信号x(n);③数字信号处理器对x(n)进行处理,得数字信号y(n);④经D/A转换器,将y(n)转换成模拟信号;⑤经低通滤波器,滤除高频分量,得到平滑的模拟信号y(t)。
二、课程设计目的1、了解DSP对数据的处理能力2、利用DSP实现正弦信号发生器三、课程设计总体方案1. 总体方案设计①基于DSP的特点,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。
②用泰勒级数展开法实现正弦波信号。
③设置波形时域观察窗口,得到其滤波前后波形变化图;④设置频域观察窗口,得到其滤波前后频谱变化图。
2. 正弦波信号发生器正弦波信号发生器已被广泛地应用于通信、仪器仪表和工业控制等领域的信号处理系统中。
通常有两种方法可以产生正弦波,分别为查表法和泰勒级数展开法。
方波信号发生器原理
方波信号发生器是一种电子设备,用于产生方波形状的信号。
该设备的原理是基于周期性地改变输入信号的幅值来生成方波。
方波信号有两个离散的幅值级别,通常为高电平和低电平。
方波信号发生器的基本原理是通过一个可调电路来控制一个开关,使其周期性地切换输入信号的幅值。
当开关处于打开状态时,输入信号的幅值为高电平;当开关处于关闭状态时,输入信号的幅值为低电平。
具体实现方波信号发生器的方法有许多,其中一种常见的方法是使用集成电路,如555定时器。
555定时器是一种非常常用
的集成电路,可以用作方波信号发生器。
通过调整电路中的电阻和电容值,可以控制方波信号的频率和占空比。
另一种方法是使用数字信号处理器(DSP)或微控制器来生成
方波信号。
这些设备具有高度可编程性和灵活性,可以通过软件或代码来生成方波信号。
无论使用哪种方法,方波信号发生器的原理都是基于周期性地改变输入信号的幅值。
这种周期性切换产生了有规律的方波信号,可以在各种应用中使用,如实验室测量、音频设备和通信系统。
方波发生器课程设计思想一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握方波发生器的基本原理、设计和应用。
具体包括以下三个方面:1.知识目标:学生需要理解方波发生器的工作原理,掌握其核心组成部分及功能,了解不同类型方波发生器的特点和应用场景。
2.技能目标:学生能够运用所学知识设计简单的方波发生器电路,使用实验设备进行调试和验证,提高实际操作能力。
3.情感态度价值观目标:培养学生对电子技术的兴趣,增强其创新意识和实践能力,使其认识到方波发生器在现代科技领域中的重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.方波发生器的基本原理:介绍方波发生器的工作原理,包括正弦波振荡器、方波振荡器等。
2.方波发生器的组成部分:讲解方波发生器的核心组成部分,如振荡电路、滤波电路、放大电路等。
3.不同类型方波发生器的特点与应用:介绍常见方波发生器的类型、特点及在实际工程中的应用。
4.方波发生器的设计与实践:教授方波发生器的设计方法,引导学生进行实际电路设计,并进行实验验证。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标,我们将采用以下教学方法:1.讲授法:通过讲解方波发生器的原理、组成部分和设计方法,使学生掌握基本知识。
2.讨论法:学生进行小组讨论,分享不同观点,提高学生的思考能力和团队协作能力。
3.案例分析法:分析实际案例,使学生更好地了解方波发生器的应用场景。
4.实验法:引导学生进行实验操作,培养学生的实际动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法,我们将准备以下教学资源:1.教材:选择合适的教材,为学生提供系统的学习资料。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作课件、视频等多媒体资料,提高课堂趣味性和生动性。
4.实验设备:准备实验所需的仪器设备,为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化评价方式,全面客观地评价学生的学习成果。
具体包括以下几个方面:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等环节,评价学生的课堂表现,鼓励学生主动思考和发表意见。
信号发生器的课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解信号发生器的原理与功能,掌握其基本组成部分和使用方法。
2. 学生能够描述信号发生器在不同波形下的特点,如正弦波、方波、三角波等。
3. 学生能够运用信号发生器进行简单的信号生成与处理。
技能目标:1. 学生能够独立操作信号发生器,进行基本信号的产生和调整。
2. 学生能够通过信号发生器完成简单的实验,如观察波形、测量频率等。
3. 学生能够运用所学知识解决实际电路中与信号发生相关的问题。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子技术实验的兴趣,增强实践操作的自信心。
2. 学生形成良好的团队合作意识,能够在实验过程中相互协作、共同进步。
3. 学生认识到信号发生器在电子技术领域的重要性,激发对相关学科的学习热情。
分析课程性质、学生特点和教学要求:本课程为电子技术实验课程,以信号发生器为核心,结合教材内容,使学生掌握信号发生器的原理、使用方法及在实际电路中的应用。
针对高中年级学生,课程注重理论与实践相结合,培养学生动手操作能力和实验技能。
教学要求明确、具体,注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
课程目标分解:1. 知识目标:通过课堂讲解、实验演示和课后复习,使学生掌握信号发生器的相关知识。
2. 技能目标:通过分组实验、课后练习和实际操作,提高学生的动手能力和实验技能。
3. 情感态度价值观目标:通过课程学习,激发学生对电子技术的兴趣,培养良好的团队合作意识和学习态度。
二、教学内容本课程教学内容以教材中信号发生器相关章节为基础,涵盖以下方面:1. 信号发生器原理:介绍信号发生器的工作原理、基本组成部分及其功能。
2. 信号发生器种类:分析不同类型的信号发生器,如模拟信号发生器、数字信号发生器等。
3. 波形生成与调整:讲解正弦波、方波、三角波等常见波形的生成原理,以及如何使用信号发生器进行波形的调整。
4. 信号发生器应用:介绍信号发生器在实际电路中的应用,如模拟信号源、时钟信号发生等。
微型计算机技术专业方向课程设计任务书题目名称:基于单片机的方波信号发生器专业自动化班级 122姓名学号学校:指导教师:2014年12月9日课程设计任务书课程名称:微型计算机技术设计题目:基于单片机的方波信号发生器系统硬件要求:从P1.0口输出方波,分四个档:按下S1时输出1HZ,按下S2时输出10HZ,按下S3时输出1KHZ,按下S4时输出10KHZ的方波,要求误差少于1%,软件设计:1)主程序设计2)各功能子程序设计其他要求:1、每位同学独立完成本设计。
2、依据题目要求,提出系统设计方案。
3、设计系统电路原理图。
1、调试系统硬件电路、功能程序。
2、编制课程设计报告书并装订成册,报告书内容(按顺序)(1)报告书封面(2)课程设计任务书(3)系统设计方案的提出、分析(4)系统中典型电路的分析(5)系统软件结构框图(6)系统电路原理图(7)源程序摘要本实验是基于AT89C51单片机单片机所设计的,可以实现四种频率不同的方波信号的发生。
本实验方波输出在89C51的P1.0口,分为四档,按下S1时输出1HZ,按下S2时输出10HZ,按下S3时输出1KHZ,按下S4时输出10KHZ的方波。
关键词:51单片机;方波;四档目录第一章前言 (5)第二章系统总体设计2.1系统介绍 (5)2.2 硬件简介 (5)2.3 软件简介 (5)2.4 系统结构框图 (5)第三章硬件电路3.1硬件设计思想 (6)3.2开关信号采集 (6)3.3复位电路及晶振电路 (8)3.4方波输出 (8)第四章软件系统4.1软件系统概述 (8)4.2各部分程序 (10)第五章总结 (15)附录 (16)第一章前言本文是以MCS-51单片机系统为基础的,通过四个单刀单掷开关控制单片机的P1.0口输出四种不同频率的方波信号。
即分为四个档,闭合开关S1时输出1HZ 方波信号,闭合开关S2时输出10HZ方波信号,闭合开关S3时输出1KHZ方波信号,闭合开关S3时输出10KHZ方波信号,并且每组方波信号的误差不大于1%。
苏州科技大学天平学院模拟电子技术课程设计报告课题名称正弦波-方波-三角波信号发生器设计专业班级通信1722学号姓名活雷锋学号姓名活雷锋目录一、课程设计目的、技术指标与要求 (3)1.1课程设计目的 (3)1.2技术指标 (4)1.3设计要求 (4)1.4理论准备 (4)二、方案选择 (4)2.1 设计两种不同的方案 (4)2.2 两种方案的比较 (4)2.3 选择方案一 (5)三、波形发生电路设计 (5)3.1基于集成运算放大器与晶体管差分放大器的函数发生器 (5)3.2 设计思路 (5)3.3 函数发生器电路组成框图如下所示 (5)3.3 工作原理 (5)3.4总电路图: (7)四、设计参数 (7)4.1:分为三个部分设计参数 (8)4.2:方波参数: (8)4.3正弦波-方波参数: (8)4.4:ICL8038的两种工作方式: (8)4.5:正弦函数信号的失真度调节 (10)五、仿真结果与分析 (11)5.1正弦波的仿真: (11)5.2方波的仿真: (12)5.3三角波的仿真 (13)5.5总电路仿真: (14)5.6频率: (14)5.7ICL8038 元器件的函数发生器 (15)ICL 8038 的主要特点: (15)六、设计总结 (16)七、参考文献 (17)八、成绩评定 (17)一、课程设计目的、技术指标与要求1.1课程设计目的(1)巩固信号发生器相关理论知识;(2)实践所掌握的电子技术理论;(3)通过查阅技术手册和文献资料,熟悉常用电子器件的类型和特性,掌握选用器件的原则;(4)练习运用EDA工具对理论设计进行模拟仿真测试,通过仿真测试,发现问题、分析问题,进一步完善理论设计;(5)培养严谨的学习工作态度和实事求是的工作作风;(6)练习撰写具有一定复杂度和综合性的设计报告;(7)通过设计一个具有一定实际意义的电子电路,提高综合分析问题解决问题的能力。
1.2技术指标(1)输出波形:正弦波、方波和三角波;(2)频率范围:100HZ~20kHZ连续可调;(3)输出电压:正弦波-方波的输出信号幅值为6V,三角波输出信号幅值为0~2V连续可调;(4)正弦波失真度:γ≦5%。
DSP课程设计–正弦信号发生器的设计简介正弦信号发生器是一种常见的电子信号发生器。
在数字信号处理中,正弦信号是非常重要的一种基础信号。
在本次课程设计中,我们将使用MATLAB软件设计一个正弦信号发生器。
设计步骤步骤一:信号采样我们的信号采样频率为fs,即每秒采样多少个点。
首先我们需要设置采样频率。
信号采样频率的选取需要满足采样定理,保证采样信号能够完全还原原信号。
我们使用MATLAB的“fs”命令设置采样频率。
假设我们的采样频率为10KHz,代码为:fs = 10000; % 设置采样频率为10KHz步骤二:生成时域正弦信号根据正弦波方程,我们可以生成时域上的正弦信号:f0 = 1000; % 正弦信号的频率为1kHzA = 1; % 正弦信号的幅度为1Vt = 0:1/fs:1; % 假设信号长度为1秒y = A * sin(2 * pi * f0 * t);代码中,我们生成了一个正弦信号,频率为1kHz,幅度为1V,信号长度为1秒,并将其存放在y变量中。
步骤三:对信号进行FFT变换为了验证我们生成的信号是否正确,我们需要对信号进行FFT变换。
FFT变换可以将一个时域信号转化为频域信号。
我们使用MATLAB的“fft”命令对信号进行FFT变换。
代码如下:Y = fft(y); % 对信号y进行FFT变换,得到频域信号YL = length(y); % 计算信号的长度P2 = abs(Y/L); % 取FFT变换结果的绝对值,然后除以长度LP1 = P2(1:L/2+1);P1(2:end-1) = 2*P1(2:end-1);f = fs*(0:(L/2))/L; % 生成频率坐标轴代码中,我们使用FFT变换对信号y进行变换,并将结果存放在Y变量中。
然后我们根据FFT变换结果,得到频率分量以及对应的幅度分量。
步骤四:绘制频域正弦信号最后,我们使用MATLAB的plot函数绘制频域信号采样结果图。
课程设计任务书学生姓名:专业班级:电信1306班指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 设计并实现两路相位可调方波信号发生器初始条件:一台PC机,PC机上装有单片机开发软件;实验室提供单片机实验箱,该实验箱具有各种通用接口供同学们选择,同学们也可以购置单片机最小系统开发板作为开发基础,也可以全部购置分立元件组装。
要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、设计任务一周内完成可编倒计时装置的软硬件设计、仿真、调试及制作。
2、技术要求输出两路方波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率范围和变化步长值自定,相位0~360°,相位差变化步长值自定。
用双踪示波器观察。
(*能做到频率和相位差两参数独立变化更好)3、课程设计说明书要求课程设计说明书应包括方案设计、硬件电路设计、软件设计、资源分配表、调试及结果、性能分析、总结几大部分。
其中性能分析主要分析精度和误差来源,也可分析装置的反应速度、成本等。
最后附参考文献。
设计说明书格式应符合《武汉理工大学课程设计工作规范》要求。
时间安排:第 1-2 天:查阅相关资料,熟悉接口实验平台及其软件开发平台,完成方案设计。
第 3-4 天:完成硬件设计,画出硬件电路图。
第 5-6 天:软件设计、仿真。
第 7天:制作、调试。
第8天:撰写课程设计说明书。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日本文介绍了两路相位可调方波信号发生器的原理与设计。
利用定时器来实现方波输出,相位变化,最后对设计的系统进行性能分析(精度、实用性、成本等)。
本设计最终产生两路频率相位可调的方波信号。
用"增加"、"减小"2个按钮改变方波给定频率,按钮每按下一次,给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后,给定频率以10次/秒的速度连续增加(减少),输出方波的频率在数码管上显示。
相位最小步进值为18度,且可以进行左移,右移。
基于DSP的数字信号发生器设计一、本文概述随着数字信号处理技术的快速发展,数字信号发生器作为一种能够产生多种复杂波形信号的重要设备,在通信、雷达、电子对抗、测试测量等领域中得到了广泛应用。
传统的模拟信号发生器由于其波形种类有限、精度低、稳定性差等缺点,已经无法满足现代电子设备对高精度、高稳定性信号源的需求。
因此,基于数字信号处理器(DSP)的数字信号发生器成为了研究的热点。
本文旨在探讨基于DSP的数字信号发生器设计,介绍其基本原理、设计方案、实现方法以及性能测试等方面的内容。
文章将简要介绍数字信号发生器的概念、分类及应用领域,阐述其研究背景和意义。
文章将详细介绍基于DSP的数字信号发生器的设计思路,包括硬件平台的选择、DSP芯片的性能要求、信号发生器的总体结构设计等。
接着,文章将重点阐述数字信号发生器的核心算法,包括波形生成算法、频率合成算法、幅度调制算法等,并分析其实现原理和性能优劣。
文章将通过实验测试验证数字信号发生器的性能,包括波形精度、频率稳定性、幅度调制精度等指标,为实际应用提供参考依据。
本文旨在为从事数字信号发生器设计、开发和应用的相关人员提供有益的参考和指导,推动数字信号发生器技术的进一步发展。
二、数字信号发生器的基本原理数字信号发生器是一种能够产生各种预设或自定义数字信号的设备,这些信号包括但不限于正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
其基本原理主要依赖于数字信号处理(DSP)技术和数字到模拟转换器(DAC)。
波形数据存储:各种预设波形的数据会被存储在设备的存储器中。
这些数据通常是以数字形式存在的,可以是固定的预设波形,也可以是用户自定义的波形。
波形选择:用户可以通过设备的用户界面选择需要的波形。
一旦用户选择了特定的波形,相应的波形数据就会被加载到DSP处理器中。
数字信号处理:DSP处理器会对加载的波形数据进行处理。
这可以包括改变波形的频率、振幅、相位等参数,以及实现更复杂的信号调制和处理。
单片机最小系统设计报告课程名称:基于单片机的方波信号发生器院系:机电工程学院专业班级:机械制造及其自动化学生姓名:陈静指导教师:吴兆华完成时间:2010年06月15日报告成绩:_____ _____________________目录一、概述 ------------------------------------------------------------------ 21.1、设计内容 ------------------------------------------------------ 31.2、设计目的 ------------------------------------------------------ 3二、方波发生器设计方案 ---------------------------------------------------- 3三、系统的硬件设计 -------------------------------------------------------- 43.1、单片机最小系统 ------------------------------------------------ 43.2、电路板的制作 -------------------------------------------------- 5四、程序流程图 ------------------------------------------------------------ 7五、单片机程序设计清单----------------------------------------------------- 7六、电路板连接图----------------------------------------------------------- 9七、调试与性能分析 -------------------------------------------------------- 97.1硬件调试-------------------------------------------------------- 97.2软件调试-------------------------------------------------------- 9八、设计体会 ------------------------------------------------------------- 10 参考文献 ----------------------------------------------------------------- 11方波信号发生器设计一、概述单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面,几乎“无处不在,无所不为”。
摘要随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展,把计算机的运算器和控制器(即CPU)、存储器和多种接口集成在一块芯片上而成的芯片为单片机。
单片机问世20年来,发展速度之迅猛,应用范围之广泛是以往任何技术都无法比拟的。
单片机作为嵌入式微控制器其应用很普及。
本文介绍了单片机的概念、分类、发展过程,并使用MCS-51单片机和CD4094单片机设计多用方波发生器的硬件电路和控制电路,并对单片机进行了软件编程,使用户可以方便的制造和生产多用方波信号发生器。
本文第一章简单介绍了单片机的发展过程和应用领域;第二章以MCS-51单片机为例,具体介绍单片机的结构以及工作原理;第三章使用MCS-51单片机和CD4094单片机设计多用方波发生器的硬件电路和控制电路,并进行软件编程。
关键词:微处理器,单片机,MCS-51单片机,多用信号发生器电路,多用信号发生器程序,ABSTRACTAlong with the large scale integrated circuit technology and the computer technology rapid development, the computer logic unit and the controller (namely CPU), the memory and the many kinds of interfaces integration the chip which becomes together on the chip is a monolithic integrated circuit. The monolithic integrated circuit is published for 20 years, development speed swift and violent, the application scope was broad is formerly any technology all is unable to compare. The monolithic integrated circuit achievement inserts declines controller its application to be very popular. This article introduced the monolithic integrated circuit concept, the classification, the developing process, and use the MCS-51 monolithic integrated circuit and the CD4094 monolithic integrated circuit design multipurpose square wave-form oscillator hardware electric circuit and the control circuit, and has carried on the software programming to the monolithic integrated circuit, causes manufacture and production multipurpose square-wave signal generating device which the user may facilitate. The this article first chapter simply introduced the monolithic integrated circuit developing process and the application domain; Second chapter take the MCS-51 monolithic integrated circuit as the example, specifically introduces the monolithic integrated circuit the structure as well as the principle of work; Third chapter uses the MCS-51 monolithic integrated circuit and the CD4094 monolithic integrated circuit design multipurpose square wave-formoscillator hardware electric circuit and the control circuit, and carries on the software programming. Key word: Microprocessor, monolithic integrated circuit, MCS-51 monolithic integrated circuit, multipurpose signal generating device electric circuit, multipurpose signal generating device program,Key words: Microprocessor,第一章概述1.1单片机介绍1.1.1单片机的概念随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展,把计算机的运算器和控制器(即CPU),存储器和多种接口集成在一块芯片上,称为微处理器(Microprocessor)。
成绩评定表课程设计任务书目录1 绪论 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计目的 (2)1.3 设计任务 (2)2 设计过程 (3)2.1 设计原理 (3)2.2 XF引脚周期性变化 (3)2.3 子程序的调用 (4)3 程序代码 (5)3.1 源程序 (5)3.2SDRAM初始化程序 (7)3.3 方波程序连接命令文件 (9)4 调试仿真运行结果分析 (10)4.1 寄存器仿真结果 (10)4.2 模拟输出仿真 (12)5.设计总结 (13)参考文献 (13)信号发生器(方波)1 绪论1.1 设计背景数字信号处理是20世纪60年代,随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。
它的重要性日益在各个领域的应用中表现出来。
其主要标志是两项重大进展,即快速傅里叶变换(FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。
数字信号处理是把信号用数字或符号表示成序列,通过计算机或通用(专用)信号处理设备,用数值计算方法进行各种处理,达到提取有用信息便于应用的目的。
例如:滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、频谱分析等。
数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。
因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域,这通常通过模数转换器实现。
而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域,这是通过数模转换器实现的。
数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)等。
数字信号处理的研究方向应该更加广泛、更加深入.特别是对于谱分析的本质研究,对于非平稳和非高斯随机信号的研究,对于多维信号处理的研究等,都具有广阔前景。
数字信号处理技术发展很快、应用很广、成果很多。
多数科学和工程中遇到的是模拟信号。
以前都是研究模拟信号处理的理论和实现。
模拟信号处理缺点:难以做到高精度,受环境影响较大,可靠性差,且不灵活等。
数字系统的优点:体积小、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理。
随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展,加之从60年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善,用数字方法来处理信号,即数字信号处理,已逐渐取代模拟信号处理。
数字信号处理是利用计算机或专用处理设备,以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理,以得到符合人们所需要的信号形式。
数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。
数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。
数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点,这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。
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。
数字信号处理是围绕着数字信号处理的理论、实现和应用等几个方面发展起来的。
数字信号处理在理论上的发展推动了数字信号处理应用的发展。
反过来,数字信号处理的应用又促进了数字信号处理理论的提高。
而数字信号处理的实现则是理论和应用之间的桥梁。
数字信号处理是以众多的学科为理论基础的,它所涉及的范围及其广泛。
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。
一些新兴的学科,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。
长期以来,信号处理技术—直用于转换或产生模拟或数字信号。
其中应用得最频繁的领域就是信号的滤波。
此外,从数字通信、语音、音频和生物医学信号处理到检测仪器仪表和机器人技术等许多领域中,都广泛地应用了数字信号处理(digital signal processing,DSP)技术。
数字信号处理己经发展成为一项成熟的技术,并且在许多应用领域逐步代替了传统的模拟信号处理系统。
1.2 设计目的1.通过课程设计加深对DSP软件有关知识的学习与应用。
2.学习汇编语言并能熟练掌握与应用。
3.了解定时中断原理。
1.3 设计任务1. 设计一个信号发生器(方波)。
2. 在XF引脚上输出任意频率的方波。
2 设计过程2.1 设计原理作为本设计的核心器件,DSP芯片的运算能力要求比较高,同时又存在运算过程中大量数据交换的特点。
方波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、频率可调的方波信号,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。
这里说明一下使用TI公司的DSP芯片TMS320C5502(以下简称5502)来产生方波信号的原理:由于产生一个方波信号需要有一个适合的定时器来重复产生一个与方波周期相同的计数周期,并用一个比较寄存器来保持调制值,因此,比较寄存器的值应不断与定时寄存器的值相比较,这样,当两个值相匹配时,就会在响应的输出上产生一个转换(从低到高或从高到低),从而产生输出脉冲,输出的开启(或关闭)时间与被调制的数值成正比,因此,改变调制数值,相关引脚上输出的脉冲信号的宽度也将随之改变。
通过TMS320C5502的事件管理器模块可以产生一定占空比的脉冲信号,而使用其中的通用定时器、全比较单元和单比较单元则均可发出脉冲,由DSP 可输出一系列等幅不等宽的波形信号,这些信号再经过外围一系列调理电路的变换之后,便可以得到所需要方波信号了。
事实上,在硬件上,DSP有两个设计一样的事件管理模块(EV A/EVB),每一个事件管理模块都有6个输出口,故可输出两组方波,一般均可满足通常的设计需要。
2.2 XF引脚周期性变化最简单的程序:DSP_XF1.asm循环对XF位置1和清0,用示波器可以在XF脚检测到电平高低周期性变化。
.mmregs ;预定义的寄存器.def CodeStart ;定义程序入口标记.text ;程序区CodeStart: ;程序入口BSET XF ;XF置1RPT #999 ;重复执行1000次空指令产生延时NOPBCLR XF ;XF清0RPT #999 ;重复执行1000次空指令产生延时NOPB CodeStart ;跳转到程序开头循环执行.endNOP指令执行时间为一个时钟周期,设DSP工作频率是50MHz,可以估算出XF引脚电平的变化频率约为:50M/2000=25kHz在没有示波器的情况下,就要将这个程序稍作改进,增加延时,用一个延时子程序将XF脚电平变化频率降到肉眼可分辨的程度,就可以用LED来显示电平的变化。
2.3 子程序的调用DSP_XF2.asm对DSP_XF1.asm稍作改进,用延时子程序设置较长的延时,可以用试验板上的LED看到XF引脚电平的变化.mmregs ;预定义的寄存器.def CodeStart ;定义程序入口标记.text ;程序区CodeStart: ;程序入口BSET XF ;XF置1CALL Delay ;调用延时程序BCLR XF ;XF清0CALL Delay ;调用延时程序B CodeStart ;跳转到程序开头循环执行;延时子程序:Delay;用两级减一计数器来延时。
调整AR1和AR2的大小LED闪烁的频率不同Delay:MOV #999,*AR1 ;循环次数1000LOOP1: MOV #4999,*AR2 ;循环次数5000LOOP2: BCC LOOP2,*AR2-;如果AR2不等于0,AR2减1,再判断BCC LOOP1,*AR1-;如果AR1不等于0AR1减1,跳转到L OOP1RET.end3 程序代码3.1 源程序;方波与程序清单timer.asm.mmregs.def _c_int00.ref sdram_inittim0 .set 0x1000prd0 .set 0x1001tcr0 .set 0x1002prsc0 .set 0x1003sysr .set 0x07fdclkmd .set 0x1c00pdp_timer0 .set tim0/128STACK .usect ".stack",200h SYSSTACK .usect ".sysstack",200h.bss a1, 1.data.sect ".vectors"rsv: b _c_int00nop.align 8nmi: .loop 8nop.endloopint0: .loop 8nop.endloopint2:.loop 8nop.endlooptint0: b _Timer0nop.align 8;主程序:.text_c_int00:amov #0,xdpamov #STACK+200h,xspamov #SYSSTACK+200h,xsspbset intmmov #1,@ivpdmov #1,@ivphmov #10h,@ier0mov #10h,@dbier0mov #0,@ier1mov #0ffffh,@ifr0mov #0ffffh,@ifr1call sdram_initmov #pdp_timer0,pdpmov #04f0h,port(tcr0)mov #0h,port(tim0)mov #0ffffh,port(prd0)mov #15h,port(prsc0)mov #0e0h,port(tcr0)bclr intmamov #a1, xdpmov #0,ac0mov ac0, @a1loop: Nopb loop_Timer0: mov a1, ac0bcc Loop1, ac0==#1b Loop2Loop1: bset xfmov #0, a1b nextLoop2: bclr xfmov #1, a1Next: reti.end3.2SDRAM初始化程序.def sdram_initebsr .set 0x6c00egcr .set 0x800emirst.set0x801emibe .set 0x802ce01 .set 0x803ce02 .set 0x804ce03 .set 0x805ce11 .set 0x806ce12 .set 0x807ce13 .set 0x808ce21 .set 0x809ce22 .set 0x80Ace23 .set 0x80Bce31 .set 0x80Cce32 .set 0x80Dce33 .set 0x80Esdc1 .set 0x80Fsdper .set 0x810sdcnt .set 0x811init .set 0x812sdc2 .set 0x813sdram_pdp.set egcr/128.textsdram_init:mov #0xa01,port(#ebsr) ;*ebsr = 0xa01mov #sdram_pdp,pdpmov #0x220,port(@egcr);*egcr = 0x220mov #0x3000,port(@ce01) ;*ce01 = 0X3000mov #0x1fff,port(@ce11);*ce11 = 0X1fffmov #0x1fff,port(@ce21);*ce21 = 0x1fffmov #0x1fff,port(@ce31);*ce31 = 0x1fffmov #0x0,port(@emirst);*emirst = 0mov #0x5958,port(@sdc1);*sdc1 = 0X5958mov #0x38f,port(@sdc2);*sdc2 = 0X38Fmov #0x0,port(@init);*init = 0ret.end3.3 方波程序连接命令文件MEMORY{PAGE 0:MMR:origin =00000000h, length = 00000c0hSPRAM:origin = 00000c0h, length = 0000040hVECS:origin = 0000100h,length = 0000100hDARAM0:origin = 0000200h,length = 0001E00hDARAM1:origin = 0002000h,length = 0002000hDARAM2:origin = 0004000h,length = 0002000hDARAM3:origin = 0006000h,length = 0002000h }SECTIONS{.vectors: {}>VECS PAGE 0.bss:{}>DARAM0 PAGE 0.stack:{}>DARAM1 PAGE 0.sysstack:{}>DARAM1 PAGE 0.text:{}>DARAM2 PAGE 0.data:{}>DARAM3 PAGE 0}4调试仿真运行结果分析所有程序经调试无误,全部正常运行,根据定时器长度计算公式:Tt=T*(1+TDDR)*(1+PRD),通过修改TDDR与PRD的值便可在XF引脚上输出频率任意频率的方波。