基于DSP的函数发生器及数据采集系统

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课程设计(论文)

题 目 名 称 基于DSP 的函数发生器及数据采集系统 课 程 名 称 DSP 原理与应用 学 生 姓 名 学 号

系 、专 业 信息工程系、通信工程 指 导 教 师

2010年 11月 11日

摘要

在21世纪的今天，信号发生器已经广泛地应用于雷达应用，通信系统的仿真与测试等国防、科研和工业领域。而随着社会的不断进步和科研的不断深入，对信号发生器的波形可编程性、波形的精度与稳定性等性能提出了更高的要求。基于DSP的信号发生器正是以其编程的高度灵活性，波形的高精度与高稳定性等特点而脱颖而出，具有极大的应用价值和广泛的应用前景。

该函数信号发生器主要由TMS320C5410和TLC320AD50C两大部分组成。在DSP芯片上完成对波形的编程，通过多通道缓冲串口向TLC320AD50C （数模转换器）发送波形数据，通过TLC320AD50C的插值滤波等措施产生模拟波行输出。

该函数信号发生器的硬件设计中TMS3205410和TLC320AD50C的连接采用SPI协议，TLC320AD50C作为SPI主器件，提供帧同步和时钟信号，多通道缓冲串口作为SPI从器件。

通过软硬件的联合调试最终实现了方波、三角波、锯齿波和正弦波等波形的产生，并成功的实现了其波形的幅度和频率可调性。

关键词：函数信号发生器，TMS3205410,TLC320AD50C, SPI协议

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II II

Abstract

Nowadays in the 21st century, the signal generator has been widely used in national defense, scientific research and industrial fields such as radar applications, the simulation and testing of communication systems. With the developing of society and the deepening of scientific research, the waveform of the programmable and the accuracy and stability properties signal generator is needed for higher improved than before. DSP-based signal generator which is famous for its highly flexibility in its programming, highly-precision waveform characteristics with highly stability and come to the fore,has a great value and extensive application prospects in future.

The signal generator is composed of two major parts,the TMS320C5410 and TLC320AD50C. The waveform is programmed on the DSP chips ,then the data is sent through McBSP to TLC320AD50C (DAC),and with the help of the interpolation filtering of the TLC320AD50C, the analog wave line output is formed.

The signal generator hardware design ,the connection of TMS3205410 and TLC320AD50C is based on SPI protocol.TLC320AD50C is as the SPI master device, provides frame synchronization and clock signals, McBSP is as the SPI from the device. The generated of waveforms such as Square wave, triangle wave, sawtooth and sine wave and so on is finally come true ,and the amplitude and frequency adjustable is successfully realization ,with the joint commissioning of hardware and software.

Key words : signal generator, TMS3205410, TLC320AD50C, McBSP, SPI protocol

目录

摘要 ........................................................................................................................................................................I ABSTRACT............................................................................................................................................................I I 第1章前言. (1)

第2章发生器简介 (2)

第3章总体设计方案 (3)

3.1CPU单元 (4)

3.2硬件电路设计 (7)

3.3芯片简介 (7)

3.4接口设计 (8)

3.5程序设计 (9)

第4章调试及仿真 (12)

第5章设计总结 (14)

参考文献 (15)

附录 (16)

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第1章 前言

在现在电子学的各个领域，常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。各种波形曲线均可以用三角函数方程来表示。能够产生多种波形，如三角形，锯齿形，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。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种：

（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工

作很不稳定，不易调试。

（2）可以由晶体管，运放IC 等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信

号发生器IC 产生。早期的函数信号发生器IC ，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300KHz ，无法产生更高的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者相互影响。

（3）利用单片机集成芯片的函数信号发生器：能产生多种波形，达到较高的

频率，且易于调试，鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器

ICMAX038，它克服了（2）中芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述

芯片望尘莫及的。MAX038频率高，精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器IC 。在锁相环，压控振荡器，频率合成器，脉宽调制器等电路的设计，MAX038都是优选的器件。

（4）利用专用直接数字合成DDS 芯片函数发生器：能够产生任意波形并达

到很高的频率。但成本较高。

综合分析以上四种实现方法的性价比，我们决定采用单片集成芯片AX038来设计函数发生器。频率越高、产生波形种类越多的发生器性能越好，但器件成本和技术要求也大大提高，因此在满足工作要求的前提下，性价比高的发生器是我们的首选。MAX038芯片是一种高频精密的函数发生器，可产生三角波、锯齿波、正弦波、方波及脉冲波，且频率及占空比的控制可独立进行。 Lin 管脚电流范围在

10～400μA 时电路获得最佳工作性能。输出波形的选择由逻辑地址引脚A0和A1的组合来决定：A1A0＝10或11时，输出正弦波；A1A0＝00时，输出方波；A1A0＝01时输出三角波。波形切换可在0．3μs 内完成，但输出波形有0．5μs

的延迟时间。输出频率由Lin 引脚的电流、SOSC 引脚的对地电容量和FADJ 的电压来决定。

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第2章 发生器简介

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。凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。

函数发生器是使用最广的通用信号源，提供正弦波、锯齿波、方波、脉冲波等波形，有的还同时具有调制和扫描功能。函数波形发生器在设计上分为模拟式和数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源（DDS ）无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N ）均优于模拟式，其锁相环（PLL ）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动（phase Jitter ）及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但数字式信号源中，数字电路与模拟电路之间的干扰始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器，如今市场上的大部分函数信号发生器均为DDS 信号源。

任意波形发生器，是一种特殊的信号源，不仅具有一般信号源波形生成能力，而且可以仿真实际电路测试中需要的任意波形。在我们实际的电路的运行中，由于各种干扰和响应的存在，实际电路往往存在各种缺陷信号和瞬变信号，如果在设计之初没有考虑这些情况，有的将会产生灾难性后果。任意波发生器可以帮您完成实验，仿真实际电路，对您的设计进行全面的测试。

由于任意波形发生往往依赖计算机通讯输出波形数据。在计算机传输中，通过专用的波形编辑软件生成波形，有利于扩充仪器的能力，更进一步仿真实验。另外，内置一定数量的非易失性存储器，随机存取编辑波形，有利于参考对比，或通过随机接口通讯传输到计算机作更进一步分析与处理。有些任意波形发生器有波形下载功能，在作一些麻烦费用高或风险性大的实验时，通过数字示波器等仪器把波形实时记录下来，然后通过计算机接口传输到信号源，直接下载到设计电路，更进一步实验验证。

由于模拟技术实现的信号发生器要求大量的硬件来做支撑，所以它的复杂度会随着波形的复杂度增加随之不成比例增加，同时由模拟电路构成的信号发生器不但参数的准确度你难以保证，而且体积和功耗都很大；而由数字电路构成的信号发生器，体积较大，价格较贵；加上人们对特殊信号需求的增加，对波形的精度、稳定性、幅度和频率的可调性要求的增加，单纯的模拟和数字电路构成的信号发生器已经难以满足这些要求，在这中情况下，基于DSP 的信号发生器应运而生。

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第3章 总体设计方案

利用MATLAB 或者C 语言离线计算信号原始数据（根据一定的函数：如通用三角波、方波、正弦波或任意波），将原始数据以头文件的形式或*.dat （16进制）文件读入给DSP ，发出波形。将该波形经自制放大器（跟随或放大）电路，再输入给实验箱A/D 端子，可以进行数据采集，采集的数据可以存储成文件形式，再次利MATLAB 或C 语言进行谱分析等。

DSP 控制器

D/A 转换器

A/D 转换器

图3.1 系统框图

DSP 控制模块作用为将读入的波形数据传送给D/A 转换器发出波形，并且通过A/D 转换器对数据采集，将采集的数据存储成文件的形式。D/A 转换器作用是进行数模转换，A/D 转换器的作用为进行模数转换。

整个实验采用EL -DSP -EXPII 教学实验系统，EL -DSP -EXPII 教学实验系统属于一种综合的教学实验系统，该系统采用双CPU 设计，实现了DSP 的多处理器协调工作。两个DSP 通过HPI 口并行连接， CPU1可以通过HPI 主机接口访问CPU2的存储空间。该系统采用模块化分离式结构，使用灵活方便二次开发。可根据自己的需求选用不同类型的CPU 适配板，其公司所有CPU 适配板是完全兼容的，用户在不需要改变任何配置情况下，更换CPU 适配板即可作TI 公司的不同类型的DSP 的相关试验。除此之外，在实验板上有丰富的外围扩展资源（数字、模拟信号发生器，数字量IO 扩展，语音CODEC 编解码、控制对象、人机接口等单元），可以完成DSP 基础实验、算法实验、控制对象实验和编解码通信试验。

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CPU1

CPU2

语音编码解码

模块存续器扩展

模块信号源模块A/D 模块LCD 模块

数字量

输入、输出

模块

CPLD D/A 模块

电源模块

温控模块

直流电机模块步进电机模块键盘/LED 模块

HPI

图3.2 EL-DSP-EXPII 教学实验系统功能框图

3.1 CPU 单元

CPU 单元包括CPU1、CPU2两块CPU 板，用户可根据需要选择不同种类

的CPU 板。板上除CPU 之外还包括以下单元： 3.1.1 CPU 模式选择

CPU 通常情况下可以根据用户需求工作在不同的模式下，主要用MP/MC ————

的

电平来决定。当MP/MC ————为高电平时，DSP 工作在微处理器模式，当MP/MC —————

为低电平时。DSP 工作在为计算机方式。在不同模式下存储器映射表有所不同。详细信息请查阅相应的数据手册。 3.1.2 电源模块

在CPU 板上由于TMS320VC54X 数字信号处理器内核采用3.3V 和1.8V 供电，因此需要将通用的5V 转换成3.3V 和1.8V 。为中央处理器提供内部电源。转换电路如图所示：

C18

DGND

C20

C23

3.3V

1.8V

C22

C21

VCC

NC 1

NC 21GND 31EN 41IN 51IN 6NC 7NC 82GND 92EN 102IN 112IN 12NC 13NC

14

NC

15

NC 162OUT

172OUT 182SENSE 19NC 20NC 212RESET

221OUT 231OUT 241FB/SENSE

25NC

26NC 271RESET

28U3

C19

图3.3 转换电路图

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3.1.3 电平转换

由于数字信号处理其内部采用3.3V 和1.8V 供电，而且其输入输出接口电平为3.3V ，对于数字量输出而言完全可以和5V 电平兼容。但对于数字量输入而言，由于其内部是3.3V ，因此不能将中央处理器的输出口直接和外围扩展的5V 器件相连，必须加入电平转换期间进行电平转换和信号隔离。典型的就是数据线，必须进行隔离，对于其他的涉及到的输入信号也要进行相应的转换。在CPU 板上，U2（LVTH16245）完成了该项功能。 3.1.4 复位电路以及时钟单元

复位电路主要包括上电复位和硬件手动复位，每次复位要求至少要有8到10个系统时钟。因此要求适当的配置复位电路RC 网络。时钟电源主要利用数字信号处理器内部晶振源，并通过外部锁相环控制电路，选择适当倍频倍数，为CPU 内部提供系统时钟。

+3.3V

S1

R4

100K

C1

7

4.7uF RESET

R15

1k

+3.3V

1

2

U3A

7414

3

4

U3B

7414

施密特触发器

D0

LED

图3.4 复位电路图

图3.5 复位电路参数

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3.1.5 语音处理单元

语音CODEC 采用TLC320AD50芯片。该芯片采用sigma -delta 技术提供高精度低速信号变换，有两个串行同步变换通道、D/A 转换前的差补滤波器和A/D 变换后的滤波器。其他部分提供片上时序和控制功能。Sigma -delta 结构可以实现高精度低速的数模／模数转换。芯片的各种应用软件配置可以通过串口来编程实现。主要包括：复位、节电模式、通信协议、串行时钟速率、信号采样速率、增益控制和测试模式。最大采样速率22.05kb/s ,采样精度16bit 。

语音处理单元由语音输入模块、TLC320AD50模块、输出功率模块组成。语音输入模块采用偏置和差动放大技术，并经过滤波和处理后将输入到语音编解码芯片TLV320AD50，前端输入的电压范围为-2.5V---+2.5V 。经过变换后输入到

AD50的芯片的差动信号范围为0---5V 。TLC320AD50C 作为主方式，通过DSP

的MCBSP0口进行通信。音频信号通过D/A 转换后输出，由于TLC320AD50输出的是差动信号，因此首先经过差动放大，然后可以推动功率为0.4W 的板载扬声器，也可以接耳机输出。

图3.6 语音处理单元原理框图

语音处理单元接口说明：

J14：音频输入端子，可输入CD 、声卡、MP3、麦克风等语音信号。 J15：音频输出端子，可接耳机、音箱。 J3： 语音处理单元输入信号接口 J1： 语音处理单元输出信号接口 J6： 地

语音处理单元拨码开关说明：

S1: 拨码开关：

音频输入

前端处理

AD50

DSP

音频输出

功率放大

McBSP

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码位 备注

1 ON ：帧同步脉冲接通，缺省设置； OFF ： 帧同步

脉冲关断；

2

ON ：串口时钟接通，缺省设置；OFF ： 缓冲串口时

钟关断；

S2:拨码开关

码位

备注

1 ON ：直流量输入，OFF ：交流量输入，缺省设置 2

ON ：扬声器输出OFF ：扬声器关闭，缺省设置

语音处理单元可调电位器说明：

“输入调节”：

逆时针 音量变大 顺时针

音量变小

“输出调节”：

逆时针 音量变大 顺时针

音量变小

注：语音处理单元的二号孔IN 和OUT 通过导线的连接，可以为温控单元，信号源单元提供A/D ，D/A 转换的功能。

3.2 硬件电路设计

在系统中，为了应用DSP 卓越的数字信号处理能力，我们必须先将模拟信号进行数字化（A/D 转换），再对采样数据进行相应的算法处理，最后经过数字信号模拟化（D/A 转换）后输出。在DSP 系统中的关键问题是怎样十分容易和高效地实现这些转换，因此必然涉及到接口电路的设计。实验采用一种单片内集成了ADC 通道和DAC 通道的模拟接口电路TLC320AD50C （以下简称AD50）与

TMS320VC5402缓冲串口的接口实现设计，然后，基于这种接口电路的硬件设

计，通过软件编程实现函数信号发生及数据采集。

3.3 芯片简介

TMS320VC5402

是TI 公司生产的从属于

TMS320C54x 系列的一个工作灵

活、高速、具有较高性价比、低功耗的16位定点通用DSP 芯片。其主要特点包括：采用改进的哈佛结构，1条程序总线（PB ），3条数据总线（CB 、DB 、EB ）

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和4条地址总线（PAB ，CAB ，DAB ，EAB ），带有专用硬件逻辑CPU ，片内存储器，片内外围专用的指令集，专用的汇编语言工具等。TMS320VC5402含4K 字节的片内ROM 和16K 字节的双存取RAM ，1个HPI （Host Port Interface ）接口，2个多通道缓冲单口MCBSP （Multi -Channel Buffered Serial Port ），单周期指令执行时间10ns ，双电源（1.8V 和3.3V ）供电，带有符合IEEE1149.1标准的JTAG 边界扫描仿真逻辑。

AD50是TI 公司生产的一个16位、音频范围（采样频率为2K ～22.05KHZ ）、

内含抗混叠滤波器和重构滤波器的模拟接口芯片，它有一个能与许多DSP 芯片相连的同步串行通信接口。AD50C 片内还包括一个定时器（调整采样率和帧同步延时）和控制器（调整编程放大增益，锁相环PLL ，主从模式）。AD50有28脚的塑料SOP 封装（带DW 后缀）和48脚的塑料扁平封装（带PT 后缀），体积较小，适应于便携设备。AD50的工作温度范围是0～70℃，单一5V 电源供电或5V 和

3.3V 联合供电，工作时的最大功耗为120 mW

。 3.4 接口设计

图3.7 AD50的内部结构简图

图1最上面第一通道为模拟信号输入监控通道，第二通道为模拟信号转化为数字信号（A/D ）通道，第三通道为数字信号转化为模拟信号（D/A ）通道，最下面一路是AD50的工作频率和采样频率控制通道。本文所述的输入时钟（MCLK ）为8.192MHz ，A/D 与D/A 的采样频率为MCLK/（128*N ）Hz （N 为AD50C 的第4个寄存器4~6位所设）。

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AD50与DSP 的引脚连接方式

图3.8 系统硬件连线图

AD50与TMS320VC5402是以SPI 方式连接的。AD50工作在主机模式

（M/S=1），提供SCLK （数据移位时钟）和FS （帧同步脉冲）。TMS320VC5402工作于SPI 方式的从机模式，BCLKX1和BFSX1为输入引脚，在接数据和发数据时都是利用外界时钟和移位脉冲。

3.5 程序设计

3.5.1 程序流程图

开始

DSP 串口1初始化

DSP 中断控制设置

复位AD 50C

给寄存器1编程

给寄存器2编程

给寄存器4编程

给寄存器3编程

开始发送D/A

转换数据接

收A/D

转换数据

结束

图3.9 软件流程图

3.5.2 关键代码

初始化DSP 串口

STM SPCR1, McBSP1_SPSA ; 将SPCR1

对应的子地址放到子地址寄存器

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SPR 中

STM #0000h , McBSP1_SPSD ; 将#0000H 加载到SPCR1中，使接收中断由

帧有效信号触发

STM SPCR2, McBSP1_SPSA ; 将SPCR2对应的子地址放到子地址寄存器

SPR 中

STM #0000h , McBSP1_SPSD ;帧同步发生器复位，发送器复位

STM RCR1, McBSP1_SPSA ; 将RCR1对应的子地址放到子地址寄存器SPR STM #0040h , McBSP1_SPSD ; 接收帧长度16位

STM RCR2, McBSP1_SPSA ; 将RCR2对应的子地址放到子地址寄存器SPR STM #0040h , McBSP1_SPSD ; 接收为单相，每帧16位

STM XCR1, McBSP1_SPSA ; 将XCR1对应的子地址放到子地址寄存器SPR STM #0040h , McBSP1_SPSD ; 接收每帧16位

STM XCR2, McBSP1_SPSA ; 将XCR2对应的子地址放到子地址寄存器SPR STM #0040h , McBSP1_SPSD ; 发送为单相，每帧16位

STM PCR , McBSP1_SPSA ; 将PCR 对应的子地址放到子地址寄存器SPR STM #000eh , McBSP1_SPSD ;工作于从模式

初始化AD50C

rsbx xf ;复位AD50 call wait NOP

STM SPCR1, McBSP1_SPSA ;允许McBSP1接收数据 LDM McBSP1_SPSD ,A OR #0x0001, A

STLM A , McBSP1_SPSD

STM SPCR2, McBSP1_SPSA ; 允许McBSP1发送数据 LDM McBSP1_SPSD ,A OR #0x0001, A

STLM A , McBSP1_SPSD LD #0h , DP ; 数据放到第0页 rpt #23 NOP

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ssbx xf ;使AD50开始工作 NOP NOP

CALL IfTxRDY1 ;初始化AD50寄存器 STM #0x0001 ; cBSP1_DXR1;要求辅助通信 NOP

CALL IfTxRDY1

STM #0100h , McBSP1_DXR1;写00h 到寄存器1,15+1模式 CALL IfTxRDY1

STM #0000h , McBSP1_DXR1 NOP NOP rpt #20h nop

CALL IfTxRDY1

STM #0x0001, McBSP1_DXR1;要求辅助通信 CALL IfTxRDY1

STM #0200h , McBSP1_DXR1;写00h 到寄存器2 CALL IfTxRDY1

STM #0000h , McBSP1_DXR1 CALL IfTxRDY1

STM #0x0001, McBSP1_DXR1;要求辅助通信 CALL IfTxRDY1

STM #0300h , McBSP1_DXR1;写00h 到寄存器3 CALL IfTxRDY1

STM #0000h , McBSP1_DXR1 CALL IfTxRDY1

STM #0x0001, McBSP1_DXR1;要求辅助通信

STM #0490h , McBSP1_DXR1;写00h 到寄存器4;不使用内部PLL ;采

样频率为64k

CALL IfTxRDY1

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STM #0000h , McBSP1_DXR1

第4章 调试及仿真

1．语音处理单元”的拨码开关设置：

S1:拨码开关

码位

备注

1 ON ：帧同步脉冲接通 2

ON ：串口时钟接通

S2: 拨码开关

码位

备注

1 OFF ：交流量输入

2

OFF ：扬声器关闭

2．用音频线连接“语音模块”的J14和J15

3．运行CCS 软件，加载程序；

4．加载实验数据File/Data/Load 分别装载sin.dat 和其它波形数据 5．按F5运行程序，用示波器检测“语音处理单元”的2号孔接口“J1”输

出一个正弦波；

图4.1 正弦波图

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图4.2 方波图

图4.3 三角波图

6．查看数据存储器中的内容变化

加载实验数据File/Data/Load ，装载sin.dat ，数据存储器内容为：

图

4.4 采集前时域波形图

对数据进行采集，数据存储器内容为：

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图4.5采集后时域波形图

第5章 设计总结

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

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参考文献

[1] 支长义等.DSP 原理及开发应用.北京：北京航空航天大学出版社，2006. [2] 清源科技.TMS320C54xDSP 硬件开发教程.北京：机械工业出版社，2003. [3] 彭启琮等.DSP 技术的发展与应用.北京：高等教育出版社，2002. [4] 苏涛等.DSP 实用技术.西安：西安电子科技大学出版社，2002.

[5] 刘益成.TMS320C54xDSP 应用程序设计与开发.北京航空航天大学出版社，2002. [6] 赵红怡.DSP 技术与应用实例（第二版）.北京电子工业出版社，2008. [7] 周霖.DSP 通信工程技术应用.北京国防工业出版社，2004. [8] 汪安民等.DSP 应用开发使用子程序.北京人民邮电出版社，2005. [9] 张雄伟等.DSP 芯片的原理与开发应用.北京电子工业出版社，2000.

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附录

源程序：

/*you must load the data file wave.dat before your running the program!*/ extern void InitC5402(void); extern void OpenMcBSP(void); extern void CloseMcBSP(void); extern void WRITEAD50(void); extern void READAD50(void);

/********************************************************** ** Main Function Program

*********************************************************** void main(void) {

InitC5402(); /* initialize C5402 DSP */ OpenMcBSP(); while (1) {

WRANDREAD(); /* main –loop */ } }

.global _InitC5402 .global _OpenMcBSP .global _CloseMcBSP .global _WRANDREAD .include MMRegs.h _InitC5402: NOP

LD #0, DP ; reset data –page pointer

DSP常见算法的实现

3.6 常见的算法实现 在实际应用中虽然信号处理的方式多种多样，但其算法的基本要素却大多相同，在本节中介绍几种较为典型的算法实现，希望通过对这些例子（单精度，16bit ）的分析，能够让大家熟悉DSP 编程中的一些技巧，在以后的工作中可以借鉴，达到举一反三的效果。 1. 函数的产生 在高级语言的编程中，如果要使用诸如正弦、余弦、对数等数学函数，都可以直接调用运行库中的函数来实现，而在DSP 编程中操作就不会这样简单了。虽然TI 公司提供的实时运行库中有一些数学函数，但它们所耗费的时间大多太长，而且对于大多数定点程序使用双精度浮点数的返回结果有点“大材小用”的感觉，因此需要编程人员根据自身的要求“定制”数学函数。实现数学函数的方法主要有查表法、迭代法和级数逼近法等，它们各有特点，适合于不同的应用。 查表法是最直接的一种方法，程序员可以根据运算的需要预先计算好所有可能出现的函数值，将这些结果编排成数据表，在使用时只需要根据输入查出表中对应的函数值即可。它的特点是速度快，但需要占用大量的存储空间，且灵活度低。当然，可以对上述查表法作些变通，仅仅将一些关键的函数值放置在表中，对任意一个输入，可根据和它最接近的数据采用插值方法来求得。这样占用的存储空间有所节约，但数值的准确度有所下降。 迭代法是一种非常有用的方法，在自适应信号处理中发挥着重要的作用。作为函数产生的一种方法，它利用了自变量取值临近的函数值之间存在的关系，如时间序列分析中的AR 、MA 、ARMA 等模型，刻画出了信号内部的特征。因为它只需要存储信号模型的参量和相关的状态变量，所以所占用的存储空间相对较少，运算时间也较短。但它存在一个致命的弱点，由于新的数值的产生利用了之前的函数值，所以它容易产生误差累积，适合精度要求不高的场合。 级数逼近法是用级数的方法在某一自变量取值范围内去逼近数学函数，而将自变量取值在此范围外的函数值利用一些数学关系，用该范围内的数值来表示。这种方法最大的优点是灵活度高，且不存在误差累积，数值精度由程序员完全控制。该方法的关键在于选择一个合适的自变量取值区间和寻找相应的系数。 下面通过正弦函数的实现，具体对上述三种方法作比较。 查表法较简单，只需要自制一张数据表，也可以利用C5400 DSP ROM 内的正弦函数表。 迭代法的关键是寻找函数值间的递推关系。假设函数采样时间间隔为T ，正弦函数的角频率为ω，那么可以如下推导： 令()()()T T ω?β?αω?-+=+sin sin sin 等式的左边展开为 T T side left ω?ω?sin cos cos sin _+= 等式的右边展开为 ()T T side right ω?βωα?sin cos cos sin _-+= 对比系数，可以得到1,cos 2-==βωαT 。令nT =?，便可以得到如下的递推式： [][][]21cos 2---=n s n s T n s ω

什么是函数信号发生器,函数信号发生器的作用,函数信号发生器的工作原理

什么是函数信号发生器，函数信号发生器的作用，函数信号发生器的工作原 理 什么是函数信号发生器？函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。 函数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。 函数信号发生器的工作原理：函数信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。它能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、正弦波，所以在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。 函数信号发生器系统主要由主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表构成。当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，一路完成整流倍压功能，提供工作电源;另一路进入一个反相器的输入端，完成信号放大功能。该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经输出，输出端为可调电阻。 函数信号发生器产生的各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，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。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频发射，这里的射频波就是载波，把音频、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。

基于DSP汇编语言的高精度三角函数仿真及实现

基于DSP汇编语言的高精度三角函数仿真及实现 【摘要】在现今DSP软件工程设计中，广泛采用高级语言（如C语言）直接调用三角函数进行计算。然而，汇编语言的稳定性、可读性和执行效率均优于高级语言，因缺少可供直接调用的三角函数库，其开发周期长，且计算精度难以保证，在工程中推广较少。本文就基于DSP汇编语言，提出一种高精度三角函数算法。 【关键词】三角函数传统查表法线性查表法MATLAB 仿真 一、引言 随着现代科技的高速发展，带三角函数的大型DSP复杂算法被广泛应用于各个领域，高级语言（如C语言）编程实现时，其稳定性、可读性、执行效率均不及汇编语言。然而，汇编算法没有标准的三角函数库，需软件开发人员自己编写，这就延长了软件的开发周期，同时，其计算精度难以得到保证。本文就基于DSP汇编语言，提出一种占用资源低且精度较高的线性查表法，实现三角函数，并通过MATLAB 仿真与传统查表法进行对比分析。 二、查找表建模 假设以等步长step定义了点数为N的三角函数查找表，

表中地址n处的值为（x0，y0），若要计算某x处的三角函数值y，用传统查找表实现，即近似于地址n处的查表值y0。其查找生成方式为：TAB_X（n）=Fx（n*step），n=0，1，2……N-1。其中TAB_X为三角函数表，Fx代表相应的标准三角函数。 而用线性查找表实现，即近似于（x0，y0）点切线上x 处所对应的值y’。设切线的斜率为C，则用公式可表示为：y≈y’=y0+C×=y0+C*（x-x0） 由公式可知，线性查找表需要包含x0处的三角函数值y0和切线斜率C，因此，采取y0值与C值交替存放方式，即为：TAB_X（n）=Fx（n*step），n=0，2，4……N-2；TAB_X （n）=Fc（n*step），n=1，3，5……N-1。其中Fc代表斜率函数，其对应关系见表1。 三、工程实现方法 对正弦和余弦函数，其函数本身与切线斜率正好互补，因此可共用一张查找表。此外，因正弦和余弦函数互余，可通过或将其定义域映射到0～/4。对反三角函数，其计算的值域范围为0～/2，随着x0值的增加，其斜率值单调递增，这将会导致图1中的y’值逐渐偏离y值，增大误差。因此，采取将反三角函数/4～/2的值域映射到/4～0的值域中进行 计算。其中，反正弦、反余弦、反正切函数分别通过、、进行映射，这样，反正弦和反余弦函数的定义域范围为0～

函数信号发生器的使用方法规定

函数信号发生器的使用方法规定 1、目的：为操作人员作操作指导。 2、范围：适用于函数信号发生器操作人员。 3、操作步骤： 3.1注意事项 仪器在只使用“电压输出端”时应将“输出衰减”开关置于“0dB”~“80dB”内的位置，以免功率指示电压表指示过大而损坏。 3.2使用方法 3.2.1开机：在未开机前应首先检查仪器外接电源是否为交流220V±10%，50Hz±5%， 并检查电源插头上的地线脚应与在地接触良好，以防机壳带电。面板上的电源开关 应放在“关”位置，“电平调节”旋钮置中间，输出衰减旋钮置“0dB”，频段开关设 置在你所需要的频段。 3.2.2频率选择：首先将频段开关设置在你所期望的频率范围内，然后调节频率调谐旋钮 和频率微调旋钮，至数码管上指示你所需要的频率为止。 3.2.3波形选择：波形开关在“~”位置，可在电压输出端获得全频段的电压正弦信号，在 功率输出端可获得20Hz~100kHz的功率输出；波形开关在“”位置，在电压输 出端可获得全频段的电压方波信号。输出衰减在功率输出端8Ω档同样可以获得 20Hz~100kHz的方波功率输出。 3.2.4输出电压调整：电压输出端的输出电压可通过“电平调节”旋钮连续可调。 3.2.5功率输出调整：功率输出端的输出同由“电平调节”旋钮控制调节，并可通过“输 出衰减”进行80 dB的衰减。“输出衰减”控制开关上有8Ω和600Ω二档匹配档， 用以匹配低阻和较高负载以获取最大输出功率。 3.2.6功率的平衡输出：本仪器600Ω功率输出档可进行平衡输出，方法是可将面板上中间 红色接线柱和黑色接线柱之间的接地片取下，接在两个红色接线柱上即可，但本仪器连接的其它仪器也应不接在“地”电位。

函数信号发生器使用说明(超级详细)

函数信号发生器使用说明 1－1 SG1651A函数信号发生器使用说明 一、概述 本仪器是一台具有高度稳定性、多功能等特点的函数信号发生器。能直接产生正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波，波形对称可调并具有反向输出，直流电平可连续调节。TTL可与主信号做同步输出。还具有VCF输入控制功能。频率计可做内部频率显示，也可外测1Hz~的信号频率，电压用LED显示。 二、使用说明 面板标志说明及功能见表1和图1 图1 表1 序 面板标志名称作用号 1电源电源开关按下开关，电源接通，电源指示灯亮 2 1、输出波形选择 波形波形选择 2、与1 3、19配合使用可得到正负相锯齿波和脉

DC1641数字函数信号发生器使用说明 一、概述 DC1641使用LCD显示、微处理器（CPU）控制的函数信号发生器，是一种小型的、由集成电路、单片机与半导体管构成的便携式通用函数信号发生器，其函数信号有正弦波、三角波、方波、锯齿波、脉冲五种不同的波形。信号频率可调范围从~2MHz，分七个档级，频率段、频率值、波形选择均由LCD显示。信号的最大幅度可达20Vp-p。脉冲的占空比系数由10%~90%连续可调，五种信号均可加±10V的直流偏置电压。并具有TTL电平的同步信号输出，脉冲信号反向及输出幅度衰减等多种功能。除此以外，能外接计数输入，作频率计数器使用，其频率范围从10Hz~10MHz（50、100MHz[根据用户需要]）。计数频率等功能信息均由LCD显示，发光二极管指示计数闸门、占空比、直流偏置、电源。读数直观、方便、准确。 二、技术要求 函数发生器 产生正弦波、三角波、方波、锯齿波和脉冲波。 2.1.1函数信号频率范围和精度 a、频率范围 由~2MHz分七个频率档级LCD显示，各档级之间有很宽的覆盖度， 如下所示： 频率档级频率范围（Hz） 1 ~2 10 1~20 100 10~200

DSP正弦函数计算程序的编写

摘要 泰勒级数展开法作为一种数学方法，在科研和平时的数据处理 方面应用的很广泛。尤其是在通信、仪器仪表和工业控制等领域应 用更为广泛。在科技高速发展的今天，对函数的计算不仅要求有很 高的精度，还对计算的时间又很高的要求，必须在很短的时间内完 成数据的处理，否则根本不能完成大批量数据的实时性计算和处理。介于DSP芯片运算速度快的特点，用DSP芯片完成这些算法已越来 越受到重视。 产生正弦波，分别是查表法和泰勒级数展开法。查表法应用于 精度要求不很高的场合，而泰勒级数展开法是一种比查表法更为有 效的方法。它能精确的计算出一个角度的正弦和余弦值，且占用的 储存空间较小，体现了它的优越性。 关键词: DSP 泰勒级数正弦波

目录 摘要 .....................................................................................................I 1、正余弦信号发生器的实现原理 .. (1) 1.1、正弦波信号发生器 (1) 2、正弦波的实现 (2) 2.1、计算一个角度的正弦值 (2) 2.2、计算一个角度的余弦值 (4) 3、正弦波的实现 (8) 4、链接文件 (10) 5、调试结果 (12) 总结 (13) 参考文献 (14)

1、正余弦信号发生器的实现原理 1.1、正弦波信号发生器 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。 本次主要用泰勒级数展开法来实现正弦波信号。 正弦函数和余弦函数可以展开成泰勒级数，其表达式： 3579 sin()3!5!7!9!x x x x x x =-+-+- 2468 cos()12!4!6!8! x x x x x =-+-+- 取泰勒级数的前5项，得近似计算式： 3579 2222 sin()3!5!7!9! 111123456789(((()))) x x x x x x x x x x x =-+-+ =----???? 2468 2222 cos()12!4!6!8! 11112345678 ((())) x x x x x x x x x =-+-+ =----??? 递推公式： sin(nx ) = 2cos(x )sin[(n -1)x ]-sin[(n -2)x ] cos(nx ) = 2cos(x )sin[(n -1)x ]-cos[(n -2)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 。

函数信号发生器

函数信号发生器 函数信号发生器 作者：华伟锋卞蕊樊旭超 2013-8-8

函数信号发生器 摘要 直接数字频率合成（DDS）是一种重要的频率合成技术，具有分辨率高、频率变换快等优点，在雷达及通信等领域有着广泛的应用前景。本文介绍了DDS(直接数字频率合成)的基本原理和工作特点，提出以DDS芯片AD9850芯片为核心利用MSP430F5438单片机控制，辅以必要的外围电路，构成一个输出波形稳定、精度较高的信号发生器。该信号发生器主要能产生标准的正弦波、方波与三角波(锯齿波)，波形可手动切换，频率步进可调，软件系统采用菜单形式进行操作，LCD液晶显示可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值，操作方便明了，还增加了很多功能。 关键词：AD9850；信号发生器；MSP430F149单片机；DDS；LCD液晶； Abstact：Direct Digital Synthesis (DDS) is an important frequency synthesizer technology, with high resolution, fast frequency conversion, etc., in radar and communications and other fields have a wide range of applications. This article describes the DDS (direct digital frequency synthesis) of the basic principles and work, we proposed to DDS chip AD9850 chip as the core using MSP430F5438 MCU control, supplemented by the necessary peripheral circuits to form a stable output waveform, high precision signal generator . The signal generator can generate standard primary sine wave, square wave and triangular wave (sawtooth), the waveform can be manually switched, frequency step adjustable software system used to operate the menu form, LCD liquid crystal display can be real-time display of the output signal type , amplitude, frequency and frequency step value, easy to understand, but also adds a lot of functionality. Key words：AD9850; signal generator; MSP430F5438MCU; DDS; LCD liquid crystal;

EDA实验 函数信号发生器

EDA设计实验 题目：函数信号发生器 作者： 所在学院：信息科学与工程学院 专业年级： 指导教师： 职称： 2011 年 12 月 11 日

函数信号发生器 摘要：函数信号发生器在生产实践和科技领域有着广泛的应用。本设计是采用了EDA技术设计的函数信号发生器。此函数信号发生器的实现是基于VHDL语言描述各个波形产生模块，然后在QuartusⅡ软件上实现波形的编译，仿真和下载到Cyclone芯片上。整个系统由波形产生模块和波形选择模块两个部分组成。最后经过QuartusⅡ软件仿真，证明此次设计可以输出正弦波、方波、三角波，锯齿波，阶梯波等规定波形，并能根据波形选择模块的设定来选择波形输出。 关键字：函数信号发生器；Cyclone；VHDL；QuartusⅡ 引言： 函数信号发生器即通常所说的信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信，雷达，测控，电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格要求的电信号设备是最普通、最基本也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有电参量的测量都要用到波形发生器。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对函数信号信号发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波性，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度、及分辨率高等。本文基于

EDA设计函数信号发生器，并产生稳定的正弦波、方波、锯齿波、三角波、阶梯波。 正文： 1、Quartus II软件简介 1）Quartus II软件介绍 Quartus II 是Alera公司推出的一款功能强大，兼容性最好的EDA工具软件。该软件界面友好、使用便捷、功能强大，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境，具有开放性、与结构无关、多平台完全集成化丰富的设计库、模块化工具、支持多种硬件描述语言及有多种高级编程语言接口等特点。 Quartus II是Altera公司推出的CPLD/FPGA开发工具，Quartus II提供了完全集成且与电路结构无关的开发包环境，具有数字逻辑设计的全部特性，包括：可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路描述，并将其保存为设计实体文件；芯片平面布局连线编辑；功能强大的逻辑综合工具；完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具；定时/时序分析与关键路径延时分析；可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析；支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件；使用组合编译方式可一次完成整体设计流程；自动定位编译错误；高效的期间编程与验证工具；可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件；能生成第

DSP课程设计报告正弦波的实现

太原理工大学DSP原理及应用 课程设计报告 专业班级：通信0802 姓名：邢剑卿 学号：2008001316

2010年12月30日 一、设计目的 学会用ccs 集成开发软件，在开发环境下完成工程项目创建，程序编辑，编译，链接，调试和数据分析。 二、设计内容 编写程序,利用ccs 软件产生正弦波 三、设计原理 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正弦波，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。 本次主要用泰勒级数展开法来实现正弦波信号。 产生正弦波的算法 正弦函数和余弦函数可以展开成泰勒级数，其表达式： 取泰勒级数的前5项，得近似计算式： 递推公式： sin(nx ) = 2cos(x )sin[(n -1)x ]-sin[(n -2)x ] cos(nx ) = 2cos(x )sin[(n -1)x ]-cos[(n -2)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 。 -+-+-=!9!7!5!3)sin(9753x x x x x x -+-+-=!8!6!4!21)cos(8642x x x x x ))))((((981761541321 ! 9!7!5!3)sin(2 2229753?-?-?-?-=+-+-=x x x x x x x x x x x ))) (((87165143121 ! 8!6!4!21)cos(2 2228642?-?-?--=+-+-=x x x x x x x x x

如何使用函数信号发生器

如何使用函数信号发生器 认识函数信号发生器 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（ PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发. 这是通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波,换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如下： 当I1 =I2时，即可产生对称的三角波，如果I1 > >I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。 再如图二所示，开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变，也就是改变信号的频率，这也就是信号源面板上频率档的选择开关。同样的同步地改变I1及I2，也可以改变频率，这也就是信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。 而在占空比调整上的设计有下列两种思路： 改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D)转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。 2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下： 将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。 这种方式的设计一般使用者的反应是“难调”，这是大缺点，但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。 以上的两种占空比调整电路设计思路，各有优缺点，当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。 接下来PA（功率放大器）的设计。首先是利用运算放大器（OP) ，再利用推拉式(push-pull)放大器（注意交越失真Cross-distortion的预防）将信号送到衰减网路，这部分牵涉到信号源输出信号的指标，包含信噪比、方波上升时间及信号源的频率响应，好的信号源当然是正弦波信噪比高、方波上升时间快、三角波线性度要好、同时伏频特性也要好，（也即频率上升，信号不能衰减或不能减太大），这部分电路较为复杂，尤其在高频时除利用电容作频率补偿外，也牵涉到PC板的布线方式，一不小心，极易引起振荡，想设计这部分电路，除原有的模拟理论基础外尚需具备实际的经验，“Try Error”的耐心是不可缺少的。 PA信号出来后，经过π型的电阻式衰减网路，分别衰减10倍（20dB)或100倍（40dB),此时一部基本的函数波形发生器即已完成。（注意：选用π型衰减网络而不是分压电路是要让输出阻抗保持一定）。 一台功能较强的函数波形发生器，还有扫频、VCG、TTL、 TRIG、 GATE及频率计等功能，其设

函数信号发生器使用说明

EE1641C~EE1643C型 函数信号发生器/计数器 使用说明书 共 11 张 2004年 10 月

1 概述 1.1 定义及用途 本仪器是一种精密的测试仪器，因其具有连续信号、扫频信号、函数信号、脉冲信号等多种输出信号，并具有多种调制方式以及外部测频功能，故定名为EE1641C型函数信号发生器/计数器、EE1642C（EE1642C1）型函数信号发生器/计数器、EE1643C型函数信号发生器/计数器。本仪器是电子工程师、电子实验室、生产线及教学、科研需配备的理想设备。 1.2 主要特征 1.2.1 采用大规模单片集成精密函数发生器电路，使得该机具有很高的可靠性及优良性能/价格比。 1.2.2 采用单片微机电路进行整周期频率测量和智能化管理，对于输出信号的频率幅度用户可以直观、准确的了解到（特别是低频时亦是如此）。因此极大的方便了用户。 1.2.3 该机采用了精密电流源电路，使输出信号在整个频带内均具有相当高的精度，同时多种电流源的变换使用，使仪器不仅具有正弦波、三角波、方波等基本波形，更具有锯齿波、脉冲波等多种非对称波形的输出，同时对各种波形均可以实现扫描、FSK调制和调频功能，正弦波可以实现调幅功能。此外，本机还具有单次脉冲输出。 1.2.4 整机采用中大规模集成电路设计，优选设计电路，元件降额使用, 以保证仪器高可靠性，平均无故障工作时间高达数千小时以上。 1.2.5 机箱造型美观大方，电子控制按纽操作起来更舒适，更方便。 2 技术参数 2.1 函数信号发生器技术参数 2.1.1 输出频率 a) EE1641C：0.2Hz～3MHz 按十进制分类共分七档 b) EE1642C：0.2Hz～10MHz 按十进制分类共分八档 c) EE1642C1：0.2Hz～15MHz 按十进制分类共分八档 d) EE1643C：0.2Hz～20MHz 按十进制分类共分八档 每档均以频率微调电位器实行频率调节。 2.1.2 输出信号阻抗 a) 函数输出：50Ω b) TTL同步输出：600Ω 2.1.3 输出信号波形 a) 函数输出（对称或非对称输出）：正弦波、三角波、方波 b) 同步输出：脉冲波 2.1.4 输出信号幅度 a) 函数输出：≥20Vp–p±10%（空载）；（测试条件：fo≤15MHz，0dB衰减） ≥14Vp–p±10%（空载）；（测试条件：15MHz≤fo≤20MHz，0dB衰减） b) 同步输出：TTL电平：“0”电平：≤0.8V，“1”电平：≥1.8V（负载电阻≥600Ω） CMOS电平：“0”电平：≤4.5V，“1”电平：5V～13.5V可调（fo≤2MHz） c) 单次脉冲：“0”电平：≤0.5V，“1”电平：≥3.5V 2.1.5 函数输出信号直流电平(offset)调节范围：关或（–10V～+10V）±10%（空载) [“关”位置时输出信号所携带的直流电平为：＜0V±0.1V，负载电阻为：50Ω时，调节范围为 （–5V～+5V）±10%]

函数信号发生器设计报告

函数信号发生器设计报告 目录 一、设计要求 .......................................................................................... - 2 - 二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 - 三、性能指标 .......................................................................................... - 2 - 四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 - 五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 - 1. 总的原理框图及总方案 ................................................................. - 4 - 2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 - 2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 - 2.２三角波发生电路 .................................................................... - 6 - 2.３正弦波发生电路 .................................................................. - 7 - 2.４方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 - 2.５三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 - 3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 - 六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 - 七、实验总结 ........................................................................................ - 17 - 八、参考资料 ........................................................................................ - 18 - 九、附录：元器件列表 ........................................................................ - 19 -

函数信号发生器

基于labview的函数信号发生器的设计 [摘要] 介绍一种基于labvIEW环境下自行开发的虚拟函数信号发生器，它不仅能够产 生实验室常用的正弦波、三角波、方波、锯齿波信号，而且还可以通过输入公式，产生测试和研究领域所需要的特殊信号。对任意波形的发生可实现公式输入；对信号频率、幅度、相位、偏移量可调可控；方波占空比可以调控；噪声任意可加、创建友好界面、信号波形显示；输出频谱特性；所有调制都可微调与粗调。该仪器系统操作简便，设计灵活，功能强大,可以完成不同环境下的测量要求。因此具有很强的实用性。 关键词：虚拟仪器，labvIEW，虚拟函数信号发生器，正弦波，三角波，方波，锯齿波， 特殊信号。 引言： 在有关电磁信号的测量和研究中，我们需要用到一种或多种信号源，而函数信号发生器则为我们提供了在研究中所需要的信号源。它可以产生不同频率的正弦波，方波，三角波，锯齿波，正负脉冲信号，调频信号，调幅信号和随机信号等。其输出信号的幅值也可以按需要进行调节。传统信号发生器种类繁多，价格昂贵，而且功能固定单一，不具备用户对仪器进行定义及编程的功能，一个传统实验室很难拥有多类信号发生器。然而，基于虚拟仪器技术的实验室均能满足这一要求。 1、虚拟仪器简介: 自从1986年美国NI(National Instrument)公司提出虚拟仪器的概念以来,随着计 算机技术和测量技术的发展,虚拟仪器技术也得到很快的发展。虚拟仪器是指:利用现有的PC机，加上特殊设计的仪器硬件和专用软件,形成既有普通仪器的基本功能,又有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器。与传统的仪器相比其特点主要有:具有更好的测量精度和可重复性;测量速度快;系统组建时间短;由用户定义仪器功能;可扩展性强;技术更新快等。虚拟仪器以软件为核心,其软件又以美国NI公司的Labview虚拟仪器软件开发平台最为常用。Labview是一种图形化的编程语言,主要用来开发数据采集，仪器控制及数据处理分析等软件,功能强大。目前,该开发软件在国际测试、测控行业比较流行,在国内的测控领域也得到广泛应用。函数信号发生器是在科学研究和工程设计中广泛应用的一种通用仪器。下面结合一个虚拟函数信号发生器设计开发具体介绍基于图形化编程语言Labview的虚拟仪器编程方法与实现技术。 2、虚拟函数信号发生器的结构与组成 2.1 虚拟函数信号发生器的前面板

基于DSP的C程序实验报告------快速傅立叶变换(FFT)算法

目录一．引言 二．实验原理 三．FFT基本结构 （1）信号流图 （2）软件程序流图 四．实验程序 五．调试过程与步骤 六．实验结果 七．结果分析 八．遇到的问题及解决办法 九．实验体会

实验题目：快速傅立叶变换(FFT)算法一．引言 众所周知，FFT 是离散傅立叶变换（DFT）的一种快速算法。由于计算DFT 时一次复数乘法需用四次实数乘法和二次实数加法；一次复数加法则需二次实数加法。每运算一个X（k）需要4N 次复数乘法及2N+2（N-1）=2（2N-1）次实数加法。所以整个DFT运算总共需要4N^2 次实数乘法和N*2(2N-1)=2N(2N-1)次实数加法。如此一来，计算时乘法次数和加法次数都是和N^2 成正比的，当N 很大时，运算量是可观的，因而需要改进对DFT 的算法提高运算速度。 我们观察DFT的系数特性，可发现其对称性和周期性，我们可以将DFT 运算中有些项合并。因此，FFT就孕育而生了。

二．实验原理 1．FFT 的原理和参数生成公式： 我们先设序列长度为N=2^L，L 为整数。将N=2^L 的序列 x(n)(n=0,1,……，N-1)，按N 的奇偶分成两组，也就是说我们将一个N 点的DFT 分解成两个N/2 点的DFT，他们又重新组合成一个如下式所表达的N 点DFT： 我们称这样的RFFT 优化算法是包装算法：首先2N 点实数的连续输入称为“进包”。其次N 点的FFT 被连续运行。最后作为结果产生的N 点的合成输出是“打开”成为最初的与DFT 相符合的2N 点输入。

三．FFT 的基本结构： 1.FFT 信号流图如下： 整个过程共有log2N 次，每次分组间隔为2^（L-1）----------------1=

函数信号发生器

课程设计（论文） 课程名称：模拟电子技术基础课程设计 题目名称：函数信号发生器 姓名： 学号 班级： 专业：电子信息科学与技术 设计时间：2011-2012-1学期15、16周 教师评分： 2011 年 12 月11 日

目录 1设计的目的及任务 (1) 1.1 课程设计的目的 (3) 1.2 课程设计的任务与要求 (3) 2 电路设计总方案及各部分电路工作原理 (3) 2.1 电路设计总体方案............................................................（ 3）2.2 正弦波发生电路的工作原理 (3) 2.3 正弦波---方波工作原理 (4) 2.4 方波---三角波工作原理 (5) 2.5 三角波---正弦波工作原理 (7) 3 电路仿真及结果 (8) 3.1 仿真电路图及参数选择 (8) 3.2 仿真结果及分析 (9) 4收获与体会 (13) 5 仪器仪表明细清单 (13) 6 参考文献 (14)

一、 设计的目的及任务 1.1 课程设计的目的： 1、 熟悉简易信号发生器的电路结构及电路原理，并掌握特定波形 的转换。 2、学习以及熟练运用multisim 工具。 1.2 课程设计的任务与要求 1、 设计一函数信号发生器，能输出特定频率（1kHz ）的正弦波（两 个波形）、方波和三角波共四种波形。振幅固定，如-5V 到+5V 之间。 2、 拓展项(可选): 频率可调，锯齿波 脉冲波。 二、 电路设计总方案及各部分电路工作原理 三、 2.1 电路设计总体方案 积分电路 低通滤波

函数信号发生器实验报告

函数发生器设计（1） 一、设计任务和指标要求 1、可调频率范围为10Hz~100Hz 。 2、可输出三角波、方波、正弦波。 3、三角波、方波、正弦波信号输出的峰-峰值0~5V 可调。 4、三角波、方波、正弦波信号输出的直流电平-3V~3V 可调。 5、输出阻抗约600Ω。 二、电路构成及元件参数的选择 1、振荡器 由于指标要求的振荡频率不高，对波形非线性无特殊要求。采用图1所示的电路。同时产生三角波和方波。 图1 振荡电路 根据输出口的信号幅度要求，可得最大的信号幅度输出为： V M =5/2+3=5.5V 采用对称双电源工作（±V CC ），电源电压选择为： V CC ≥V M +2V=7.5V 取V CC =9V 选取3.3V 的稳压二极管，工作电流取5mA ，则： V Z =V DZ +V D =3.3+0.7=4V 为方波输出的峰值电压。 OM Z CC Z 3Z Z V -V V -1.5V-V 9-1.5-4 R ==700ΩI I 5≈=（）

取680Ω。 取8.2K Ω。 R 1=R 2/3=8.2/1.5=5.47（K Ω） 取5.1K Ω。 三角波输出的电压峰值为： V OSM =V Z R 1/R 2=4×5.1/8.2=2.489（V ） R 4=R 1∥R 2=3.14 K Ω 取3K Ω。 Z Z V 4 RW=8K 0.1~0.2I 0.15 ==Ω?（） （） 取10K Ω。 R 6=RW/9=10/9=1.11（K Ω） 取1K Ω。 积分时间常数： 取C=0.1uF ，则： R5=4.019/0.1=40.19K Ω 取39K Ω。 取R 7=R 5= 39K Ω。 转换速率 Z 1max OSM max 24V R f 44 5.1100 SR 4V f =0.995mS R 8.2 ???≥= =（V/） 一般的集成运算放大电路都能满足要求。兼顾波形转换电路集成电路的使用。集成电路 选用四运放LM324。LM324内含四个相同的运算放大器，其中两个用于振荡器，两个用于波形变换。 三、振荡电路工作原理 利用集成运算放大电路也可实现产生方波和三角波的信号发生器，电路主要由比较器和积分器构成。电路中，有源积分器由运算放大器2A 及其外围电路积分电容C 和电阻R 5、R 7组成。有源积分器的输出通过R 1接至比较器1A 的正输入端，积分器的输入电压由电位器分压取出，设R W 与R 6形成的分压系数为a w ，则积分器的输入电压为V i =±a w Vz 。分压系数a w 为： Z 2Z V 4R 8K 0.1I 0.15≥==Ω?（） 251MAX R 8.2 R C= 4.019mS 4R f 4 5.1100 ==??（）

dsp正弦信号

实验五 正弦信号发生器 一、实验目的 1. 掌握利用DSP 产生正弦信号的原理 2. 熟悉子程序调用的程序结构以及堆栈的使用 3. 掌握CCS 的图形输出操作 二、实验设备 1. 集成开发环境Code Composer Studio （简称CCS ） 2. 实验代码Sin.s54、Lab.cmd 和Lab.gel 三、实验内容 1. 阅读理解多项式逼近正弦的文档 2. 阅读和理解Sin.s54 3. 调试正弦波发生器 4. 加入断点，并选取图形观测，利用动画及时更新 5. 试利用迭代的方法来实现正弦信号发生器 四、实验结果和提示 1. 2345sin()= 3.140625 + 0.02026367 - 5.325196 + 0.5446778 + 1.800293x x x x x x x 为第一象限内的弧度值。因为sin()sin(),sin()sin()x x x x π-=-=-，所以只需将第二，三，四象限内的弧度值转换到第一象限即可计算出相应的正弦函数值。由于有限精度，规定弧度值从~ππ-，其中π=0x7FFF ，π/2=0x4000，π-=0x8000。利用级数展开产生正弦波，必须在调用计算子程序之前备份好累加器A 中的当前弧度值，以便计算结束后实现x 增量。正弦波的频率可以通过增幅的大小来进行控制，如果假定程序循环一次为一个时间单位，则正弦波的周期为65536/步长，频率为周期倒数。x 自动增长时要注意当x 超过π后必须调整到~ππ-的范围内才能调用计算子程序，即若,2x x x ππ>=-则。 2. 需要使用临时数据时，必须用frame 语句留出所需的空间，使用结束后要将堆栈指针还原以防止堆栈内存泄漏。要注意的是frame 的下一条指令不能使用直接寻址。 3. 注意事项：利用累加器写乘法寄存器T （stlm ）之后的下一条指令不能使用T ；条件转移指令xc 在指令访问阶段判断条件，该条件必须在先于xc 指令的2个指令之前产生；条件转移指令bc 是在指令执行阶段判断条件，不存在这方面的问题。具体细节请参见《数字信号处理系统的应用和设计》3.6节和 4.5节。 4. 图形观测时选择菜单View->Graph->Time/Frequency ，然后设置如下图：