北京邮电大学课设 基于MSP430的简单信号发生器的设计

基于MSP430的信号发生器

设计报告

学院：电子工程学院

班级：2013211212

组员：唐卓浩（2012211069）

王旭东（2013211134）

李务雨（2013211138）

指导老师：***

一、摘要

信号发生器是电子实验室的基本设备之一，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功能齐全、性能指标较高，但是价格较贵，且许多功能用不上。本设计介绍一款基于MSP430G2553

单片机的信号发生器。该信号发生器虽然功能及性能指标赶不上标准信号发生器，但能满足一般的实验要求，且结构简单，成本较低。本次需要完成的任务是以MSP430 LaunchPad 的单片机为控制核心、DAC 模块作为转换与按键电路作为输入构成的一种电子产品。MSP430 LaunchPad 单片机为控制核心，能实时的进行控制；按键输入调整输出状态，DAC0832将单片机输出的数字信号转化为模拟量，经运放放大后，在示波器上输出。在本次程序设计中充分利用了单片机内部资源，涉及到了中断系统、函数调用等。

关键字：信号发生器 MSP430 单片机 数模转换

二、设计要求

以msp430单片机为核心，通过一个DA （数字模拟）转换芯片，将单片机输出的方波、三角波、正弦波（数字信号）转换为模拟信号输出。提供芯片：msp430G2553、DAC0832、REF102、LM384、OP07。参考框图如下：

Lauchpad MSP430

电位器

按键1

DA 转换DAC0832

放大输出LM384

按键N

按键2

AD

……

图1 硬件功能框图

1、基本要求

（1） 供电电压 VDD= 5V~12V ；（√） （2） 信号频率：5~500Hz(可调)；（√）

（3） 输出信号电压可调范围：≥0.5*VDD ，直流偏移可调：≥0.5*VDD ；（√） （4） 完成输出信号切换；（√）

（5） 方波占空比：平滑可调20%~80%；（√）

（6）

通带内正弦波峰峰值稳定度误差：≤±10%（负载1K ）。（√）

2、发挥部分

（1）信号频率：5~2000Hz(可调)；（√）

（2）多通道同时输出同频正弦波，方波，三角波。（频率可调）；

（3）输出频率与幅度可调的正弦波与余弦波，相位误差≤±5度；

（4）自由发挥。

三、实验器材

MSP430G2553单片机（Texas Instrument）；DAC0832模数转换芯片；REF102高精度电压基准；OP07运算放大器；阻值不同的电阻及电位器若干；电容若干；导线若干。

1、MSP430G2553单片机

TI的MSP430G2系列Launchpad开发板是一款适用于TI最新MSP430G2xx系列产品的完整开发解决方案。其基于USB 的集成型仿真器可提供为全系列MSP430G2xx器件开发应用所必需的所有软、硬件。LaunchPad具有集成的DIP插座，可支持多达20个引脚，从而使MSP430 Value Line器件能够简便地插入LaunchPad电路板中。此外，其还可提供板上Flash 仿真工具，以直接连接至PC 轻松进行编程、调试和评估。此外，它还提供了从MSP430G2xx 器件到主机PC或相连目标板的9600波特率的UART串行连接。

MSP430G2系列Launchpad开发板的特性：

（1）USB 调试与编程接口无需驱动即可安装使用，且具备高达9600波特的UART 串行通信速度；

（2）支持所有采用PDIP14或PDIP20封装的MSP430G2xx和MSP430F20xx器件；

（3）两个按钮可实现用户反馈和芯片复位；

（4）器件引脚可通过插座引出，既可以方便的用于调试，也可用来添加定制的扩展板。

（5）由此易知，MSP430单片机将用于系统的控制部分。

2、DAC0832模数转换芯片

DAC模块主要由DAC0832和OPA227PA运算放大器组成。DAC0832是8分辨率的D/A 转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。其主要参数如下：

（1）分辨率为8位；

（2）电流稳定时间1us；

（3）可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；

（4）只需在满量程下调整其线性度；

（5）单一电源供电（+5V～+15V）；

（6）低功耗，20mW

其引脚功能如下：

（1）D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；

（2）ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；

（3）CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；

（4）WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变化换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；

（5）XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；

（6）WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR2、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。

（7）IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；

（8）IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；

（9）Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；

（10）Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；

（11）VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；

（12）AGND：模拟信号地；

（13）DGND：数字信号地

3、REF102高精度电压基准

REF102是高精度10V电压基准集成电路。由于REF102无需外加恒温装置，因而功耗低、升温快、稳定性好、噪声低。REF102的输出电压几乎不随供电电源电压及负载变化。通过调整外接电阻，输出电压的稳定性及温度漂移可降至最校11.4V至36V的单电源供电电压及优异的全面性能使REF102成为仪器、A/D、D/A及高精度直流电源应用的理想选择。

REF102的特点：

（1）高精度输出：+10V 0.0025V

（2）超低温度漂移：≤2.5ppm/℃