DSP课程设计.ppt

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1、基于DSP的正弦波信号发生器的设计报告人：蒋辉学号：11041179专业：信号与信息处理内容提要※课题背景※正弦波信号发生器实现方法比较※正弦波信号发生的数字实现方案选择※设计原理※硬件设计※软件设计※编程思想※仿真与调试课题背景信号发生器作为一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和通信系统等领域，能为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。而正弦波信号发生器是信号源中最常见的一种，在这些信号发生器中，又以低频正弦波信号发生器最为常用。课题背景然而，目前常用的信号发生器大都是由模拟电路构成,当这种模拟信号发生器用于低频输出时，由于需要较大的RC值，

2、导致参数准确度难以保证，且造成体积和功耗偏大，而数字式波形发生器，因其输出幅值稳定、输出频率连续可调的优点，已逐渐取代了模拟电路信号发生器。并且由于其运算速度高，系统集成度强的优势，可以设计基于DSP的正弦信号发生器，该发生器实时性强、可扩展性好、波形精度高、可调节频率和幅度、稳定性好、用途广泛，鉴于此，本课题提出了一种基于TMS320C5402的正弦信号发生器的设计方法。正弦波信号发生器实现方法比较※传统的模拟信号源：组成：运放和阻容元件（如：电阻、电容、二极管、三级管、CMOS管等）。优点：电路简单、成本低、输出频率和相位连续可调。缺点：波形精度低、稳定性差、谐波

3、成分较大且不易与微机接口。※数字振荡器：组成：计数器、只读存储器、D/A转换器和滤波器四部分。缺点：速度不够快，实时性不够强，可扩展性差，波形精度不够高且用较多硬件等。正弦波信号发生器实现方法比较※基于DSP的正弦波信号发生器：组成：DSP处理芯片、D/A转换器等。优点：该发生器实时性强、可扩展性好、波形精度高、可调节频率和幅度、稳定性好、与计算机接口方便、用途广泛。※鉴于此，本课题提出了一种基于TMS320C5402的正弦信号发生器的设计方法。正弦波信号发生的数字实现方案选择※①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

4、的数据，由D/A回放出正弦波。通过MATLAB模拟仿真，自己生成正弦数据表，不但可以解决频率单一的问题，并改善系统的兼容性。虽然该方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。但此方法局限于对精度要求不高的场合，如果要求精度高，表就很大，相应的存储器容量也要增大。正弦波信号发生的数字实现方案选择※②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

5、混叠情况德尔发生。※该方法容易实现，但系统的扩展性差，且并没有充分利用DSP的数据计算处理能力。正弦波信号发生的数字实现方案选择※泰勒级数展开法：这是一种比查表法更为有效的方法，它能精确地计算出一个角度的正弦和余弦值。与查表法相比，该方法需要的存储单元很少，具有稳定性好，算法简单，精度高，易于编程等优点，而且展开的级数越多，失真度就越小。※因此，本课题选择泰勒级数展开法产生正弦波设计原理在高等数学中，正弦函数和余弦函数可以展开成泰勒级数，其表达式为：本课题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(前五项进行计算就可使误差在万

6、分之一以内)进行近似得:设计原理式中：为θ的弧度值，(fs是采样频率；f是所要发生的信号频率）由上面两个式子可推导出递推公式，即：由递推公式可以看出，在计算正弦和余弦值时，不仅需要已知cos(x)，而且还需要sin(n-1)x、sin(n-2)x和cos(n-2)x。硬件设计※总体框图该正弦信号发生器的硬件结构主要由TMS320C5402芯片,D/A转换器(TLC320AD50C,该芯片由一对16bit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),独立键盘等几部分组成。※DAC与DSP的连接：DAC可以与TMS320C5402DS

7、P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.硬件设计※独立键盘的设计本信号发生器采用独立键盘作为人机接口部分，即各个按键相互独立，按下相应的按键，就能输出对应幅度和频率的正弦波。每个按键各接一根I/O接口线，每根I/O接口线上的按键都不影响其它的I/O接口线。因此，可以通过检测I/O的电平状态判断出哪个键按下。这4个独立按键分别接HD0~HD3口，并且使用4个1K欧姆的上拉电阻接VCC当没有按下键时，对