基于DSP的信号发生器设计

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1、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学生姓名王博王科平指导教师摘要止弦信号发生器是信号中最常见的一种，它能输岀一个幅度可调、频率可调的止弦信号，在这些信号发生器中，又以低频止弦信号发牛器最为常用，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岀往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而但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

2、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、频率可调的止弦信号，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，而但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

3、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42.1总体方案42.2正弦波信号发生器4三、硬件设计53.1硬件组成部分53.2控制器部分63.4人机接口部分7四、软件设计84.1流程图84.2正弦信号发生器程序清单9五、总结14参考文献14—、概述数字信号处理(DigitalSignalProcessing,简称DSP)是一门涉及许多学科而乂广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以來,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

4、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)屮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)o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y⑴。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

5、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木工具，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口己的理论基础，同时又使口己成为一系列新兴学科的理论基础。二、系统设计2.1总体方案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

6、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。2.2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。查表法是通过查表的方式来实现止弦波，主要用于对精度要求不很高的场合。泰勒级数展开法是根据泰勒展开式进行计算來实现正弦信号，它能精确地计算出一个角度的止弦和余弦值，且只需要较小的存储空间。木次主要用泰勒级数展开法来实现正弦波信号。产生止弦波的算法止弦函数和余弦函数可以展开成泰勒级数，其表达式：x3X1X9sin(%)=x++3!5!7!9!c

7、os(沪1盲H14!6!8!取泰勒级数的前5项，得近似计算式:.X3X5X1X9sin(x)=xF+—3!5!7!9!22。。=兀(1亠(1亠(1亠(1亠))))'2x3、4x5V6x7v8x9///7x2X4X6X8COS(X)=1F+—2!4!6!8!2??223x45x67x8递推公式:sin(nx)=2cos(x)sin[(n-l)x]-sin[(n・2)x]cos(nx)=2cos(x)sin[(n・l)x]・cos[(n・2)x]由递推公式可以看出，在计算止弦和余弦值时，需要已知cos(x)>sin(n-l)x>sin(n-2)x和cos(2)x。

8、三、硬件设计3.1硬件组成部分基于DS