【参考】基于dsp（数字信号处理器）的信号发生器设计.doc

基于DSP的信号发生器设计
设计题目: 正弦信号发生器
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摘要
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、频率可调的正弦信号,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,而且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、频率可调的正弦信号,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,而且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 4
总体方案 4
4
三、硬件设计 5
5
6
7
四、软件设计 8
8
正弦信号发生器程序清单 9
五、总结 14
参考文献 14
一、概述
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)。
抗混叠
滤波器
A/D
数字信号处理器
D/A
低通滤波器
x(n)
y(n)
x(t)
y(t)
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。可以说,数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础,同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。
二、系统设计
总体方案
,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。
。
,得到其滤波前后波形变化图;
,得到其滤波前后频谱变化图。

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。
三、硬件设计
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