下载文档原格式
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。
正弦发生器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解正弦波的基本概念，掌握正弦波的发生原理。
2. 学生能够运用所学的电子元件和电路知识，设计并搭建一个简易的正弦发生器。
3. 学生能够解释正弦波在电子技术中的应用和意义。
技能目标：1. 学生能够运用所学的电路知识，进行电路分析和设计，具备实际操作能力。
2. 学生通过实践操作，提高动手能力，培养问题解决能力和团队合作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对电子技术的兴趣和热情，激发创新思维。
2. 学生在学习过程中，树立正确的科学态度，严谨求实，勇于探索。
3. 学生在团队合作中，学会尊重他人，培养良好的沟通能力和团队协作精神。
课程性质分析：本课程属于电子技术领域，以实践操作为主，理论联系实际。
结合学生特点和教学要求，课程目标旨在培养学生的实际操作能力、问题解决能力和团队合作精神。
学生特点分析：学生为初中生，具备一定的电子元件知识和电路原理，但实践经验不足。
学生对新鲜事物充满好奇心，动手能力强，但注意力容易分散。
教学要求：1. 课程内容要紧密结合课本，注重实践操作，提高学生的实际操作能力。
2. 教学过程中，教师要以学生为主体，引导他们积极参与，培养问题解决能力和团队合作精神。
3. 教学评价要关注学生在知识、技能和情感态度价值观方面的具体表现，全面评估学生的学习成果。
二、教学内容根据课程目标，本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 正弦波基本概念：- 正弦波的数学表达式- 正弦波的图形特征- 正弦波的应用领域2. 正弦发生器原理：- 正弦发生器的种类- 运算放大器在正弦发生器中的应用- 正弦波振荡电路的组成和原理3. 正弦发生器电路设计与搭建：- 电路元件的选择与应用- 电路图的绘制与分析- 搭建简易正弦发生器的步骤及注意事项4. 正弦波的应用实例：- 正弦波在通信领域的应用- 正弦波在音频设备中的应用- 正弦波在其他电子设备中的应用教学大纲安排如下：第一课时：1. 正弦波基本概念2. 正弦发生器原理第二课时：1. 正弦发生器电路设计与搭建2. 正弦波的应用实例教学内容与教材关联性：本教学内容紧密结合教材中关于正弦波及其发生器的内容，按照科学性和系统性进行组织，旨在帮助学生掌握正弦波基础知识，学会设计和搭建正弦发生器，并了解正弦波在实际应用中的重要性。
电子技术课程设计报告题目：正弦波发生器的设计专业：生产过程自动化班级：自11-2学号：14姓名：付李晶指导教师：赵宇驰设计日期：2013/3/18-2013/2/29摘要本文针对正弦波发生器的设计要求，提出了两种整体设计方案，在比较两个方案的优缺点后，选择了其中较优的一个方案，进行由上而下层次化的设计，先定义和规定各个模块的结构，再对模块内部进行详细设计。
详细设计的时候又根据可采用的芯片，分析各芯片是否适合本次设计，选择较合适的芯片进行设计，最后将设计好的模块组合调试，并最终在EWB下仿真通过。
一、引言正弦波是频率成分最为单一的一种信号，因这种信号的波形是数学上的正弦曲线而得名。
任何复杂信号——例如音乐信号，都可以看成由许许多多频率不同、大小不等的正弦波复合而成。
二、总体设计本阶段的任务是根据任务要求进行模块划分，提出方案，并进行比较分析，最终找到较优的方案。
方案一：采用正弦波振荡电路产生正弦波正弦波振荡电路即在没有外加输入信号的情况下，依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。
该方案的优点是电路简单，基本不需要额外的电路，但缺点也很明显，该方案产生的波频和相位不可控或控制较难，生产和生活中大多需要的是可以控制的波，该方案不符合社会需要，因此采用第二套方案。
方案二：采用单片机和集成芯片单片机可以控制集成芯片输出需要的波形（正弦波，三角波，方波）。
该方案波形和波频可控，可以依据需要产生正弦波，利于社会生产。
方案概述：（1）采用单片机做控制器，利用液晶显示输出的波形和波频，用按键作为输入。
（2）集成芯片分两部分，波形产生芯片和滤波芯片，波形产生芯片发出波形，滤波芯片过滤杂波，达到输出准确波形的目的。
三、芯片选择1、单片机控制器采用STM32F103RBT62、波形产生芯片用AD7008其使用方法：AD7008可以和外围MPU构成并行或串行两种接口方式，其中并行接口又可以分为8位和16位两种。
由于系统采用32位单片机，考虑到响应速度，采用16位并行接口方式。
正弦波信号发生器的DSP设计摘要: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的专用处理器。
DSP芯片以其独特的结构和快速实现各种数字信号处理算法的突出优点,发展十分迅速。
本文介绍了正弦信号产生的典型算法,并结合数字振荡器原理,应用迭代法编程完成了TMS320VC5402 DSP 正弦波信号发生器的设计。
关键词:DSP;正弦振荡;信号发生器正弦信号发生器能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号,特别是低频正弦信号发生器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时,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。
而借助DSP芯片的运算速度高,系统集成度强的优势设计的这种信号发生器,比以前的任意一种信号发生器速度更快,且实现更加简便。
1正弦波信号的产生方式1.1采样回放法通过对已有的标准正弦信号源进行采样得到数据后直接回放或进行变频变幅处理后回放。
该方法的关键在于合理设计高性能的硬件电路,尽量避免信号处理过程中的波形失真,来确保采样数据的精准性。
同时在数字域处理时,数据的回归点数必须满足Nyquist定理,以免频谱混迭情况的发生。
1.2查表法5402的片内ROM中存有256字的正弦及余弦数据表,可以通过程序直接调用该表中的数据,由D/A回放出正弦波。
通过MATLAB模拟仿真自己生成的正弦数据表,不但可以解决频率单一的问题,还可以增加精度,并改善系统的兼容性。
1.3泰勒级数展开法任一角度的正弦及余弦波都可以展开成泰勒级数,取前五项的近似公式为:其中:α为角度值,ω为其对应的弧度值。
通过变换的α值,且利用弧度与频率之间的关系很容易实现变频处理。
1.4数字正弦振荡器数字正弦波振荡器的系统函数可表示为:对应的是在单位圆上有复共轭极点的二阶振荡器,共扼极点为:P1,2=e±jω0,其离散时域脉冲单位冲击响应响应:h(n)=Asin[(n+1)ω0]·u(n)实际应用中对于给定的冲激信号所产生的正弦信号对应的差分方程为:如果系统无阻尼且稳定,我们不对系统加入冲击信号,改变y(-2)的起始值,从而使系统满足起始条件。
基于DSP的正弦信号发生器1.正弦信号在各种科学和工程领域中广泛应用，如通信系统、音频处理、医学诊断等。
因此，制作一个能够生成正弦信号的设备是非常必要的。
传统的方法是使用模拟电路，但这种方法需要用到很多电子元器件，难以控制和调整。
同时，传统的模拟电路还容易受到电磁干扰、温度等环境因素的影响，导致输出的信号失真。
因此，数字信号处理（DSP）技术逐渐成为生成正弦波信号的常见方法，能够实现高精度、低失真的输出。
2. 设计概述本文介绍一种基于DSP的正弦信号发生器的设计。
该设计采用TMS320C5505数字信号处理芯片和信号解调电路，通过软件和硬件设计，实现了一个高精度、低失真的正弦信号发生器。
2.1 硬件设计本设计采用了TMS320C5505数字信号处理器集成电路作为主控芯片。
该芯片具有低功耗、高性能、灵活性和易于开发等优点。
除此之外，还需要电源模块、时钟模块、信号解调模块等。
2.2 软件设计本设计采用了C语言进行程序设计。
使用Code Composer Studio作为开发环境，将程序编译后烧录到芯片中。
代码的主要实现过程为：1.生成一个只包含一周期正弦波形的信号2.将该信号送入DA（Digital to Analog）转换器，使其变为模拟信号3.经过信号解调器后输出到外部接口信号的生成采用的是Taylor级数展开，可以实现高精度的波形生成。
信号解调电路主要是由低通滤波器、防干扰电路和放大电路等模块组成。
3. 实验结果经过实验测试，本设计输出的正弦波信号的频率可以在0~10kHz范围内任意设定。
信号的失真率小于0.1%。
同时，本设计还支持正弦波的相位调节和幅度调节等功能。
通过外部的控制，可以实现信号的精准控制和调节。
4.本文介绍了一种基于DSP的正弦信号发生器的设计，通过使用数字信号处理技术，实现了高精度、低失真的正弦波信号的生成。
该设计具有灵活性和可扩展性，可以为各种科学和工程领域提供高精度的正弦信号源。
正弦波信号发生器一、实验目的1.了解用泰勒级数展开法计算角度正弦值和余弦值；2.了解产生正弦信号的方法；3.熟悉使用汇编语言编写较复杂的程序；4.熟悉在CCS 环境下计算角度正弦值和余弦值及产生正弦波的方法；二、实验原理泰勒级数展开法是根据泰勒展开式进行计算来实现正弦信号，它能精确地计算出一个角度的正弦和余弦值，且只需要较小的存储空间。
正弦函数和余弦函数可以展开成泰勒级数，其表达式：递推公式： sin()2cos()sin[(1)]sin[(2)]cos()2cos()sin[(1)]cos[(2)]nx x n x n x nx x n x n x =---=--- 由递推公式可以看出，在计算正弦和余弦值时,需要已知cos(x )、sin(n -1)x 、sin(n -2)x 和cos(n -2)x 。
用这种方法求少数点还可以，如产生连续正弦波、余弦波，则积累误差太大，不可取。
下面主要用泰勒级数展开法求正弦和余弦值，以及产生正弦波的方法。
三、实验内容与步骤１.用泰勒级数展开法计算sin(x)的值；（1）在 CCS 中新建项目：sinx.pjt ，建立文件sinx.asm 、vectors.asm 和sinx.cmd 。
并将此三个文件加入到项目中。
******************************************************* 用泰勒级数开展开式计算一个角度的正弦值 **sin(x)=x(1-x*x/2*3(1-x*x/4*5(1-x*x/6*7(1-x*x/8*9))))*******************************************************.title "sinx.asm".mmregs .def startSTACK: .usect "STACK",10start: STM #STACK+10,SPLD #d_x,DPST #6487H,d_x ;x-->d_x CALLsin_start end:B end sin_start:35792222sin()3!5!7!9! 111123456789(((())))x x x x x x x x x x x =-+-+=----⨯⨯⨯⨯24682222cos()12!4!6!8! 11112345678((()))x x x x x x x x x =-+-+=----⨯⨯⨯.def sin_startd_coeff .usect "coeff",4.datatable: .word 01C7H ;c1=1/(8*9).word 030BH ;c2=1/(6*7).word 0666H ;c3=1/(4*5).word 1556H ;c4=1/(2*3)d_x .usect "sin_vars",1d_squr_x .usect "sin_vars",1d_temp .usect "sin_vars",1d_sinx .usect "sin_vars",1c_1 .usect "sin_vars",1.textSSBX FRCTSTM #d_coeff,AR5RPT #3MVPD #table,*AR5+STM #d_coeff,AR3STM #d_x,AR2STM #c_1,AR4ST #7FFFH,c_1SQUR *AR2+,A ;A=x^2ST A,*AR2 ;(AR2)=x^2||LD *AR4,B ;B=1MASR *AR2+,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/72,T=x^2MPYA A ;A=T*A=x^2(1-x^2/72)STH A,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/72)MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/42(1-x^2/72),T=x^2(1-x^2/72)MPYA *AR2+ ;B=x^2(1-x^2/42(1-x^2/72))ST B,*AR2 ;(d_temp)=x^2(1-x^2/42(1-x^2/72))||LD *AR4,B ;B=1MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/20(1-x^2/42(1-x^2/72))MPYA *AR2+ ;B=x^2(1-x^2/20(1-x^2/42(1-x^2/72)))ST B,*AR2 ;(d_temp)=B||LD *AR4,B ;B=1MASR *AR2-,*AR3+,B,A ;A=1-x^2/6(1-x^2/20(1-x^2/42(1-x^2/72)))MPYA d_x ;B=x(1-x^2/6(1-x^2/20(1-x^2/42(1-x^2/72))))STH B,d_sinx ;sin(theta)RET.end*******************************************************中断向量文件vectors.asm******************************************************.title "vectors.asm".ref start.sect ".vectors"B start.end*******************************************************链接命令文件******************************************************vectors.objsinx.obj-O sinx.out-m sinx.map-estartMEMORY{PAGE 0:EPROM: org=0090H,len=0F70HVECS: org=0080H,len=0010HPAGE 1:SPRAM: org=1000H,len=1000HDARAM: org=2000H,len=2000H}SECTIONS{.text :>EPROM PAGE 0.data :>EPROM PAGE 0STACK :>SPRAM PAGE 1sin_vars :>DARAM PAGE 1coeff :>DARAM PAGE 1.vectors :>VECS PAGE 0}（2）编译、链接项目文件sinx.pjt。
毕业设计题目名称基于DSP控制的正弦波和三角波发生器的设计学院电气信息工程学院专业/班级自动化09102学生学号指导教师（职称）葛延津（教授）严海领（助教）摘要信号发生器发展到今天，在电子测试、电子设计、模拟仿真、通信工程中，扮演着一个相当重要的角色，有着相当广泛的应用，极大加快了电子测试与设计工作中的效率，在电子技术和信号仿真应用中已发挥了巨大的作用。
本文主要介绍了以TMS320VC5402 DSP为主的信号发生器的设计情况。
这是一个以DSP为核心来实现信号发生器的系统，该系统具有结构简单灵活，抗干扰能力强、产生频率较高、应用广泛等特点。
该系统的组成核心TMS320VC5402 DSP芯片是TI公司生产的16位定点处理芯片，它有运算速度快、具有可编程特性、接口灵活和外围电路丰富等特点。
选择该芯片作为设计信号发生器的核心芯片，能够提高信号发生器所产生信号的频率，使信号发生器有更加广泛的应用。
本设计的硬件部分是有该DSP芯片和D/A转换芯片TLC7528组成，DSP芯片用于产生各种波形，D/A转换芯片用于把数字信号转换为模拟信号。
在以上硬件的基础上，通过软件编程来实现三角波、正弦波等波形。
关键词：DSP；D/A转换器；信号发生器；波形AbstractSignal generator to today, in the electronic testing, electronic design, simulation, communications engineering, plays a very important role, has a very wide range of applications, greatly accelerate the efficiency of the electronic test and design work in the electronics technology and signal simulation applications has played a huge role. This paper describes the design to TMS320VC5402 DSP-based signal generator. This is a core DSP signal generator system, the system structure is simple and flexible, anti-interference ability, resulting in a higher frequency, widely used features.The System is comprised core TMS320VC5402 DSP chip is produced by TI 16-bit fixed-point processing chip, computing speed, programmable features, flexible interface and peripheral circuits rich features. Select the chip to chip as the core of the design of the signal generator, it is possible to improve the signal generator to produce the signal frequency, the signal generator has a broader application. The design of the hardware part is composed of the DSP chip and the D / A converter chip TLC7528 DSP chip for generating various waveforms, D / A converter chip used to convert digital signals to analog signals. On the basis of the above hardware, by software programming to achieve the waveform of the triangular wave, sine wave, etc..Keywords: DSP; D / A converter; signal generator; waveform目录第一章绪论.................................................... - 1 -1.1选题的背景............................................. - 1 -1.2选题的目的及意义....................................... - 1 - 第二章整体方案................................................ - 2 - 第三章硬件系统设计............................................ - 3 -3.1 系统的组成及实现功能................................... - 3 -3.2 硬件系统设计思想....................................... - 3 -3.3 硬件电路方案及电路原理设计 ............................ - 3 -3.4 相关电路介绍........................................... - 4 -3.4.1 核心电路芯片TMS320VC5402...................... - 4 -3.4.2 D/A 转换器TLC7528............................. - 10 -3.4.3 电源电路和晶振电路 ............................. - 14 - 第四章软件系统设计........................................... - 17 -4.1 ICETEK—B2.0说明............................. - 17 -4.2 三角波的设计方案..................................... - 18 - 4.3 正弦波的设计方案...................................... - 21 - 4.4 软件系统.............................................. - 25 - 第五章总结展望............................................... - 28 - 结束语........................................................ - 29 -致谢......................................................... - 30 - 参考文献...................................................... - 31 - 附录......................................................... - 32 -第一章绪论1.1选题的背景信号发生器，主要作为激励信号或仿真信号，广泛应用于电子设计、生物医疗、环保、机械运动、新型材料等各个领域。
基于DSP的正弦波信号发生器设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：目录第1章绪论 (1)1 DSP简介 (1)第2章总体方案的分析和设计 (2)2.1 总体方案设计 (2)2.2正弦波信号发生器 (2)第3章硬件设计 (3)3.1硬件组成 (3)3.2控制器部分 (4)3.4人机接口部分 (5)第4章软件设计 (6)4.1流程图 (6)4.2 正弦信号发生器程序清单 (7)第5章总结 (12)参考文献 (12)第1章 绪论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。
科技经济市场正弦信号发生器能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号，特别是低频正弦信号发生器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时，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。
而借助DSP芯片的运算速度高，系统集成度强的优势设计的这种信号发生器，比以前的任意一种信号发生器速度更快，且实现更加简便。
1正弦波信号的产生方式1.1采样回放法通过对已有的标准正弦信号源进行采样得到数据后直接回放或进行变频变幅处理后回放。
该方法的关键在于合理设计高性能的硬件电路，尽量避免信号处理过程中的波形失真，来确保采样数据的精准性。
同时在数字域处理时，数据的回归点数必须满足Nyquist定理，以免频谱混迭情况的发生。
1.2查表法5402的片内ROM中存有256字的正弦及余弦数据表，可以通过程序直接调用该表中的数据，由D/A回放出正弦波。
通过M ATLAB模拟仿真自己生成的正弦数据表，不但可以解决频率单一的问题，还可以增加精度，并改善系统的兼容性。
1.3泰勒级数展开法任一角度的正弦及余弦波都可以展开成泰勒级数，取前五项的近似公式为：其中：α为角度值，ω为其对应的弧度值。
通过变换的α值，且利用弧度与频率之间的关系很容易实现变频处理。
1.4数字正弦振荡器数字正弦波振荡器的系统函数可表示为：对应的是在单位圆上有复共轭极点的二阶振荡器，共扼极点为：P1,2=e±jω0，其离散时域脉冲单位冲击响应响应：h(n)=A sin[(n+1)ω0]·u(n)实际应用中对于给定的冲激信号所产生的正弦信号对应的差分方程为：如果系统无阻尼且稳定，我们不对系统加入冲击信号，改变y(-2)的起始值，从而使系统满足起始条件。
这样系统差分方程变为：f s为采样频率，f0和A分别为正弦波的频率和幅度。
摘要数字信号处理(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。
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的专用处理器。
DSP 芯片以其独特的结构和快速实现各种数字信号处理算法的突出优点，发展十分迅速。
本文中提出的基于DSP技术设计的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。
在本文中简要的概括了一种基于TMS320C5402实现正弦信号发生器的设计原理与方法，介绍了所设计的正弦信号发生器硬件电路结构和软件程序流程图。
结合DSP硬件特性，通过使用泰勒级数展开法得到设定参数的正弦波形输出，达到设计目的。
该信号发生器弥补了通常信号发生器模式固定，波形不可编程的缺点，其具有实时性强，波形精度高，可方便调节频率和幅度、稳定性好等优点。
关键字：DSP；TMS320C5402；信号发生器；正弦信号；目录1 设计目的及要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计内容及要求 (1)2设计方案及原理 (2)2.1总体方案 (2)2.2设计原理 (2)3系统硬件设计 (3)3.1系统硬件框图 (3)3.2 TMS320C5402简介 (4)3.3 D/A转换部分设计 (5)4系统软件设计及调试 (6)4.1变频调幅的方法 (6)4.2程序设计 (6)4.3程序编写 (8)4.4 CCS简介 (14)4.5运行步骤及结果 (15)5 设计心得 (19)参考文献 (20)附录设计程序 (21)1 设计目的及要求1.1 设计目的DSP课程设计是对《数字信号处理》、《DSP原理及应用》等课程的较全面练习和训练，是实践教学中的一个重要环节。
通过本次课程设计，综合运用数字信号处理、DSP技术课程以及其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分析和解决具体问题，并使所学知识得到进一步巩固、深化和发展。
初步培养学生对工程设计的独立工作能力，掌握电子系统设计的一般方法。
通过课程设计完成基本技能的训练，如查阅设计资料和手册、程序的设计、调试等，提高学生分析问题、解决问题的能力。
主要是：1.掌握DSP程序设计的方法以及软件的调试等；2.掌握CCS软件的使用；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；4.掌握控制TLC320AIC23的输出信号，使该信号通过滤波放大后输出，并在点阵液晶中大致显示出幅频图的基本方法和步骤。
1.2 设计内容及要求本题目DSP通过计算法或者查表的方法，得到正弦信号，然后将数据传递给TLC320AIC23，控制TLC320AIC23的输出信号，该信号通过滤波放大后输出，并在点阵液晶中大致显示出幅频图。
1.DSP与TLC320AIC23接口电路的原理图绘制；2.DSP控制TLC320AIC23的程序编写与调试；3.TLC320AIC23进行D/A的转换，实现信号的输出；4.控制点阵液晶，实现绘图功能，将幅频图显示出来；5.按要求编写课程设计报告书，正确、完整的阐述设计和实验结果。
6.在报告中绘制程序的流程图，并文字说明。
2设计方案及原理2.1总体方案总体思想是：（1）基于DSP 的特点，本设计采用TMS320C5402这款DSP 芯片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）利用点阵的绘图功能将正弦波的波形显示出来。
2.2设计原理泰勒级数展开法是一种有效的方法，与查表法和查表结合插值法相比，该方法需要的存储单元很少，而且精度更高。
我们知道一个角度为x 的正弦和余弦函数，都可以展开为泰勒级数，且其前五项可以看为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯-⨯-⨯-≈-+-+-=981761541321!9!7!5!3)sin(22229753x x x x x x x x x x x （1） ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯-⨯--≈-+-+-=87165143121!8!6!4!21)cos(22228642x x x x x x x x x （2） 程序的设计思想是这样的，正弦波的波形可以看为由无数点组成，这些点与x 轴的每一个角度值相对应，那么我们可以利用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 轴的值（在x 轴取360个点来进行逼近），由于程序的编制采用小数形式，其弧度大于1的正弦值得不到，这就对正弦波的产生造成了障碍。
可由于正弦波的特殊的对称形式给程序的编制找到了出口。
)4sin(π的弧度为0.7854<1，即4~0π 之间的任意正弦、余弦值可以利用汇编程序得到N 又可以利用公式：αααcos sin 22sin =得到2~0π之间的正弦值。
而2~0π之间的正弦曲线与ππ~2之间的正弦曲线通过2π=x 这条轴左右对称，那么就可以得到ππ~2的正弦值，而π~0的正弦曲线的相反数通过π=x 这条轴与ππ2~左右对称。
这样ππ2~的正弦值也得到了。
一个周期内完整的正弦波就得到了。
正弦波产生的流程图如下：图2.1 正弦波产生的流程图 3系统硬件设计3.1系统硬件框图该正弦信号发生器的硬件结构框图如图3.1所示，主要由TMS320C5402芯片，D ／A 转换器，独立键盘等几部分组成。
得到正弦值 得到余弦值 sin2α=2sin αcos α得到2~0π的值 得到ππ~2的值 得到ππ2~的值 得到π2~0的值循环输出数据图3.1 DSP 系统硬件框图3.2 TMS320C5402简介本次设计中采用的是TI 公司性价比良好的TMS320C5402芯片，这款芯片它采用修正的增强型哈佛结构，程序和数据分开存放，内部具有8组高度并行总线，一组程序总线、3组数据总线和4组地址总线，从而保证完成并行指令操作。
40位算术逻辑单元ALU 以及17位×17位并行乘法器与40位专用加法器相连，可用于非流水线式单周期乘法/累加运算。
双地址生成器，包括8个辅助寄存器和2个辅助寄存器算术运算单元RARU ，使得周期定点指令的执行时间达到100MIPS 。
片上集成有192K 存储空间：64K 字程序空间、64K 数据空间、64K 字I/O 空间，它具有23条外部程序地址线，可寻址1M 字的外部程序空间，因此增设了额外的存储映射程序技术扩展寄存器XPC ，以及6条扩展程序空间寻址指令，整个程序空间分成16页。
同时可寻址64K 外部数据空间、64K 外部I/O 空间。
RAM 包括两种类型，一是只可以一次寻址的SARAM ，二是可以两次寻址的DARAM 。
此外，还有数据存储器0页映射的25个特殊功能寄存器。
同时，该芯片还有高度专业化的指令系统，具有功耗小、高度并行等优点。
此外，其支持C 语言和汇编语言混合编程，高效的流水线操作和灵活的寻址方式使其适合高速实时信号处理。
T M S 320C 5402 电源 模块 时钟 模块 仿真 接口 D/A 转换器独立 键盘 复位 电路3.3 D/A转换部分设计McBSP(Multi-channel Buffered Serial)即多通道缓冲串口，包括一个数据通道和一个控制通道。
数据通道通过DX引脚发送数据、DR引脚接收数据。
控制通道完成的任务包括内部时钟的产生、帧同步信号的产生、对这些信号的控制以及多通路的选择等。
此外还负责产生中断信号送往CPU，产生同步事件信号通知DMA控制器。
控制信息则是通过控制通道以时钟和帧同步信号的形式传送。
数模转换芯片采用TLC320AD50C其是TI公司出品的一块将A／D和D／A转换功能集成在一起的接口芯片，采用∑-△技术在低系统成本下实现高精度的A／D和D／A转换。
该芯片由一对16 bit同步串行转换通道组成，在A／D之后有一个抽取滤波器，在D／A之前有一个插值滤波器。
TLC320AD50C可以与TMS320C5402 DSP的McBSP无缝串行连接进行数据采集、存储和处理。
SCLK输出时钟，M／S主从模式选择(H为高电平，为主机模式)，DIN串行输入，DOUT串行输出，FS帧同步信号输出，对应DSP的各相应引脚。
McBSP和D／A芯片的硬件电路连接如图3.2所示。
图3.2 McBSP和D/A芯片的硬件连接图4系统软件设计及调试4.1变频调幅的方法(1)16位定时模块C5402 DSP 芯片片内定时器是一个软件可编程的计数器，它包括以下3个16位存储器映射寄存器：定时寄存器TIM ，定时器周期寄存器PRD 和定时控制寄存器TCR 。
片内定时器中，4位的预定标计数器PSC 和16位定时计数器TIM 组成一个20位的计数器，定时器每个CPU 时钟周期减1，每次计数器减到0将产生定时器中断(TINT)，同时PSC 和TIM 重新载入预设的值。
定时器中断TINT 的速率可由式(3)计算。
())1(111+⨯+⨯=⨯⨯=PRD TDDR t v u t TINTrate c c （3） (2)变频调幅实现方法 调幅的实现相对简单，只需在所有采样值前乘以一个调幅因子A1就可得到相应的正弦波幅值A 。
而调频的实现必须依赖于C5402芯片内的16位定时器。
DSP 芯片不断向D ／A 芯片送出采样值，然后经模数转换后可在示波器上观察到连续的正弦波形。
先预设要产生的正弦信号频率为f ，根据正弦波生成原理可知，向D ／A 送出采样值的间隔，即向D ／A 送值的周期T1=T ／N(N 为采样点数)，那么向D ／A 送值的频率为f1=N×f ，即向D ／A 送值的频率是期待产生的正弦波信号频率的N 倍。
因此，为了能够调节产生正弦信号的频率，实际上改变向D ／A 芯片送值的频率即可。
而改变向D ／A 芯片送值的频率就得用到C5402芯片内的16位定时器。
根据式(3)将需要的频率值换算成PRD 内的初值和TDDR 的初值，并将该初值分别置入PRD 和TDDR 。
4.2程序设计软件系统采用模块化结构设计，主要包括DSP 主程序，中断程序和键盘驱动程序。
DSP 系统的主程序流程图如图4.1所示。
先对系统进行检测、配置McBSP 端口等，开启中断调用键盘驱动程序读取键值并处理，进入中断后根据相应的键值设置相应的信号参数，并通过D ／A 转换，产生不同幅度、频率的正弦波。
开始复位监测系统初始化配置MCBSP端口开中断调用键盘驱动程序键值读取及处理中断处理图4.1 主程序流程图中断程序流程图如图4.2所示。
