任意波形发生器设计(改)

课程设计任务书

学生姓名：侯康专业班级：电子科学与技术0802班

指导教师：梁小宇工作单位：信息工程学院

题目: 任意波形发生器的设计

初始条件：

本设计既可以使用集成计数器、存储器、D/A转换器、运放、555定时器、必要的门电路等；电阻、电容、二极管、开关等分立元件若干。本设计也可以使用单片机系统构建任意波形发生器。自行设计所需电源。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、课程设计工作量：1周。

2、技术要求：

①可产生三种以上波形，如：三角波，方波和正弦波，由开关进行切换选择。

②波形数据存放于EPROM中。

③可通过改变CP信号的周期改变输出波形的频率，频率范围：100~9999Hz。

④产生的波形信号幅值：0.5~5V。

⑤确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画

出总体电路原理图，阐述基本原理。

3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：

1、2010 年6 月25 日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。

2、2010 年6 月26 日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。

2、2010 年6 月27 日至2010 年 6 月30 日，方案选择和电路设计。

2、2010 年6 月30 日至2010 年7 月1 日，电路调试和设计说明书撰写。

3、2010 年7 月2 日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

课设答疑地点：鉴主13楼电子科学与技术实验室。

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

摘要........................................................... I Abstract ...................................................... II

1. 绪论 (1)

2.设计内容及要求 (2)

2.1设计任务及目的 (2)

2.1.1设计目的 (2)

2.2.2 设计内容及技术要求 (2)

2.2 设计思想及方案选择 (2)

3.设计原理及单元模块设计 (4)

3.1 设计原理及方法 (4)

3.2 单元模块设计 (4)

3.2.1 MCU微控制器 (4)

3.2.2 LCD显示器 (5)

3.3.3 键盘电路 (5)

3.3.4 DDS波形产生电路 (6)

3.3.5 功率放大电路 (8)

4.程序设计 (8)

5.总结 (9)

参考文献： (10)

附录I：整体电路原理图 (11)

附录II：C语言源程序............................ 错误!未定义书签。

摘要

函数信号发生器在生产、科研中使用十分广泛，低成本、高实用性的函数信号发生器因而显得非常重要，本文介绍了如何使用TI公司的MSP430系列低功耗16位单片机结合DDS数字信号合成技术设计任意函数发生器的方法。本设计实现了任意函数发生器的基本功能，能产生从100Hz到10KHz的正弦波、方波、三角波，可以10Hz为单位步进，线性度高、波形失真小。由于MSP430单片机的使用使得系统的功耗大大降低，更适合做成便携式产品；液晶显示屏的引入也使得人机交互性得以增强。

关键词：MSP430 DDS 任意函数发生器

Abstract

Function signal generator in the production, scientific research is widely used, low-cost, high-availability function signal generator which is very important, this article describes how to use TI's MSP430 family of low-power 16-bit microcomputer with digital signal synthesis DDS technical design method of an arbitrary function generator. This design implements the basic functions of an arbitrary function generator can produce from 100Hz to 10KHz sine wave, square wave, triangle wave, 10Hz unit can step, linear and waveform distortion. MSP430 microcontroller as the use of greatly reduced power consumption makes the system more suitable for portable products made of; LCD display makes the introduction of human-computer interaction can be enhanced.

Key words: MSP430 DDS Arbitrary Function Generator

1.绪论

函数发生器的设计发展至今经历了模拟集成电路、混合集成电路、数字集成电路、DDS 数字合成等几个阶段，其中DDS数字波形合成技术如今已经得到了非常广泛的应用，信号源中采用DDS技术在当前的测试测量行业已经逐渐称为一种主流的做法。

DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。

DDS主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码；而相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值；正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度（芯片一般通过查表得到）。DDS芯片输出的一般是数字化的正弦波，因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。

DDS技术有着不同与其他波形合成技术的很多有点：

1)频率分辨率高，输出频点多，可达N个频点(N为相位累加器位数)

2)频率切换速度快，可达us量级

3)频率切换时相位连续

4)可以输出宽带正交信号

5)输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用

6)可以产生任意波形

7)全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻

正因为有如此多的优点，它在各个领域都得到了十分广泛的应用。