基于MSP430的信号发生器设计 组员：罗亚，徐 焰，许茱棣，张亮，李大为
Contents 1 2 3 4 总体设计方案 硬件设计方案 软件设计方案 仿真和实验结果 www.themegallery.com Company Logo
总体设计方案 键盘控制输入幅度和频率 LED显示幅度和频率 MSP430完成对键盘和LED的控制，以及产生低频任意信号和高频方波。 高频信号电路将高频方波转化为高频三角波和高频正弦 射级跟随器稳定输出电压，减小负载效应 www.themegallery.com Company Logo
总体设计方案 高频方波由MSP430产生，理论上，可以做到200k以上。 高频方波，由单片机直接输出。 高频三角波由方波转三角波电路产生。 高频正弦波由三角波转正弦波电路产生。 www.themegallery.com Company Logo
总体设计方案 www.themegallery.com Company Logo
硬件设计方案 方波 三角波 正弦波 MSP430产生，100HZ~218KHZ 方波转三角波电路 三角波转正弦波电路 www.themegallery.com Company Logo
方波转三角波电路设计 www.themegallery.com Company Logo
方波转三角波电路设计 在实现方波到三角波的变换时，幅度增益的计算式为 ： 。可见幅度增益随频率变化是变化的，而且有反比例关系。 在实现方波到三角波的变换时，幅度增益的计算式为 ： 。可见幅度增益随频率变化是变化的，而且有反比例关系。 为保证输出三角波的幅度的范围和精度，增益A的变化范围不能太大，所以，我们将1kHz~200kHz进行了分段处理，分为1kHz~10kHz，10kHz~100kHz，和100kHz~200kHz。 当输入方波增大时，相应地减小电容C，来保证幅度增益的变化范围不至过大。 www.themegallery.com Company Logo
方波转三角波电路设计 www.themegallery.com Company Logo
三角波转正弦波电路设计 设周期函数f(t)的周期为T, 角频率ω=2π/T, 则其可写为以下形式： www.themegallery.com Company Logo
三角波转正弦波电路设计 对于三角波： 其傅里叶展开形式为： www.themegallery.com Company Logo
理论上，采用理想滤波器滤除 及以上的频率部分就可得到角频率为 的正弦波。兼顾复杂性和有效性，我们采用二阶巴特沃斯滤波器。 三角波转正弦波电路设计 理论上，采用理想滤波器滤除 及以上的频率部分就可得到角频率为 的正弦波。兼顾复杂性和有效性，我们采用二阶巴特沃斯滤波器。 www.themegallery.com Company Logo
三角波转正弦波电路设计 www.themegallery.com Company Logo
硬件电路 www.themegallery.com Company Logo
软件设计 控制 频率控制 幅度控制 www.themegallery.com Company Logo
频率控制 假设执行一次查询和取点输出指令的总时间为t，每个周期的点数为n，那么就有输出波形的频率为 f= 对频率的控制就是通过上述公式实现的。通过对实验箱进行试验测得t=2.3us 这样就可以根据键入的频率值来调整周期取点的多少以实现对频率的控制。 www.themegallery.com Company Logo
幅度控制 对幅度的控制是建立在外部电路对幅值影响不大的假设上的。DAC0832工作时，输出电压与输入数据的大小成正比，控制输入数据的大小控制输出波形的幅值。这样一来，幅值控制的理论精度为： V=5/255=0.0196V www.themegallery.com Company Logo
仿真结果 频率 幅度精度 方波 三角波 正弦波 任意波形 低频部分 0.1k~20k 0.0196 0.1k~1k www.themegallery.com Company Logo
仿真结果 频率 幅度精度 方波 三角波 正弦波 任意波形 高频部分 20k~200k 0.0196 1k~200k 0.196 不可用数字控制 任意波形 无 www.themegallery.com Company Logo
实验结果 设定频率：200KHZ 设定幅值：5V 实际频率：216.5k 实际幅值：5.36V www.themegallery.com Company Logo
实验结果 设定频率：200KHZ 设定幅值：3V 实际频率：216.6k 实际幅值：3.25V www.themegallery.com Company Logo
实验结果 设定频率：200KHZ 设定幅值：5V 实际频率：216.5k 实际幅值：5.25V www.themegallery.com Company Logo
与用MSP430做波形发生器的其他方案比较，我们的方案效果是比较好的。 方案评述 相比较用FPGA 和专用的DDS芯片来做信号发生器的方案来说，MSP430制作波形发生器效果会差很多。我们在此提出这种对比，主要是提醒评委不要进行无意义的比较，不同的硬件条件、成本决定很大程度上决定了最终系统的性能指标。 与用MSP430做波形发生器的其他方案比较，我们的方案效果是比较好的。 www.themegallery.com Company Logo
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