DSP多波形任意信号发生器实验报告要点
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
北京交通大学
数字信号处理（DSP）
综合设计性实验报告
题目：任意信号发生器的设计
学院：电子信息工程学院
班级：
指导教师：钱满义
学生：
北京交通大学电工电子教学基地
2013年7月15日
目录
一、设计任务…………………………………………………
二、实验目的…………………………………………………
三、实验要求及目标…………………………………………………
四、实验原理…………………………………………………
五、程序代码及仿真结果…………………………………………………
1. 泰勒级数产生正弦波
2. 泰勒级数产生余弦波
3. 三角波
4. 方波
5. 锯齿波
六、实验总结…………………………………………
七、参考资料…………………………………………
一. 设计任务
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。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。信号发生器在现代工程中应用非常广泛。在实际中常需要产生一些特殊波形，用于仿真实际信号的波形，以检测和调试测量装置。
使用 DSP可以产生连续的正弦波信号，同样也能产生方波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。本设计要求采用DSP及其CODEC产生上述各种信号波形。
二. 实验目的
（1）了解产生信号的两种方法及各自的优缺点。
（2）掌握使用DSP产生正弦波的原理和算法，进而掌握一般信号产生的原理和方法。
（3）掌握5502DSK CODECC的工作原理和初始化过程。
三. 设计要求及目标
基本部分：
使用DSP产生300—4000HZ的正弦信号，要求使用计算法，并且频率可变、幅度可变、直流分量可变。
发挥部分：
使用DSP产生300—4000HZ的方波、锯齿波和三角波。
四. 设计思路
产生连续信号的方法通常有两种：查表法和计算法，查表法不如计算法使用灵活。计算法可以使用泰勒级数展开法进行计算，也可以使用差分方程进行迭代计算或者直接使用三角函数进行计算。计算结果可以边计算边输出，也可以先计算后输出。
正弦函数和余弦函数的泰勒级数数学表达式为：
=
x sin
+
-
-
+
-
+
-
+
-
-
-
)!
1
2(
)1
(
!9
!7
!5
!3
1
2
1
9
7
5
3
n
x
x
x
x
x
x
n
n
,x∀)
,
(∞
-∞
∈
=
x cos
+
-
+
-
+
-
+
-
)!
2(
)1
(
!8
!6
!4
!2
1
2
8
6
4
2
n
x
x
x
x
x n
n
,x∀)
,
(∞
-∞
∈.
如果要计算一个角度ⅹ的正弦和余弦值，可以取其前五项进行近似计算。或使用下面递归的差分方程进行计算。
y[n]=A*y[n-1]-y[n-2] 其中：A=2cos(x)，x=2πF/F S。F—信号频率，F S—D/A转换频率。
利用递推公式计算正弦和余弦值需要已知cos(x)和正弦、余弦的前两个值。计算时所需的计算量小，但如果用来产生连续的正弦和余弦信号，则累积误差太大。要得到精确的计算结果，可以使用泰勒级数展开法进行计算，当然计算时所需的计算量很大。在实际应用时可以根据需要选择相应的算法。
要产生一个正弦信号，首先要算出一个周期内各样点的值，因为sin(x)的值总是小于1的小数，而5402 DSP是16位的定点处理器，所以要将其乘以
215，变为Q15的数据格式，才能够在DSP中送到D/A转换器进行处理。
查表法与计算法的优缺点比较：
查表法：事先将要输出的数据计算好，存储在DSP的内部RAM中，然后依次循环输出，从而才生波形。这种方法的优点在于其速度快，可以产生频率很高的波形，而且不占用DSP的计算时间，它的缺点是需要占用DSP的内存空间，尤其是对采样频率比较大的输出波形，所需要的内部空间很大，所以这种方法用于对精度和频率要求不高的场合。
计算法：采用计算的方法依次计算数据然后输出。计算法的优缺点正好和查表法相反。其优点是不占用DSP的存储空间，可以根据信息随时间改变或调整输出波形的周期波形；其缺点是占用DSP的计算时间，使得执行程序的开销大
在本次实验中我们采用计算法来产生正弦波，并且同时使用了泰勒级数、递归差分方程和三角函数计算三种方法来进行计算，以对这三种算法进行横向比较。
五. 程序代码及仿真结果
1.泰勒级数法实现正弦波
程序代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include