基于DSP的正弦信號發生器設計

李奇英?彭森

摘 要：本文以TMS320C5402芯片為核心，目的在于設計出一個可以輸出幅度可調、頻率可調的正弦信號發生器。該信號發生器的正弦信號幅值、電壓和頻率均可通過DSP內的程序來控制，而且使用方便，并在CCS集成開發環境下運行，通過CCS提供的圖形顯示窗口觀察輸出的正弦信號波形和頻譜圖。

關鍵詞：正弦信號發生器；TMS320VC5402；CCS

1.引言

信號發生器又稱信號源或振蕩器，在生產實踐和科技領域都有著廣泛的應用。在這些信號發生器中，又以低頻正弦信號發生器最為常用。目前，常用的信號發生器絕大部分是由模擬電路構成的，這種模擬信號發生器用于低頻信號輸出各種三角函數波形曲線。函數信號發生器的頻率范圍可從幾個微赫到幾十兆赫，在電路實驗和設備檢測中都有十分廣泛的用途。除供通信、儀表和自動控制系統測試用外，還廣泛用于其他非電測量領域。由于常用的信號發生器絕大部分是由模擬電路構成的，所有這些都要求信號發生器輸出信號的參數如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能夠在一定范圍內進行更加精確的調整，并擁有更好的穩定性及輸出指示 。當這種模擬信號發生器用于低頻信號輸出往往需要的RC值很大，這樣不但參數準確度難以保證，而且體積大和功耗都很大，而由數字電路構成的低頻信號發生器，雖然其低頻性能好但體積較大，價格較貴。數字信號處理是以眾多學科為理論基礎的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數學領域，微積分、概率統計、隨機過程、數值分析等都是數字信號處理的基本工具，與網絡理論、信號與系統、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關。近來新興的一些學科，如人工智能、模式識別、神經網絡等，都與數字信號處理密不可分。可以說，數字信號處理是把許多經典的理論體系作為自己的理論基礎，同時又使自己成為一系列新興學科的理論基礎。本文課題基于此，在借助DSP運算速度高，系統集成度強的優勢設計出這種信號發生器，比以前的數字式信號發生器具有速度更快，且實現更加簡便。

2. 系統程序流程圖

軟件系統采用模塊化結構設計，主要包括DSP主程序和中斷程序和。DSP系統的主程序流程圖如圖1所示。先對系統進行檢測、配置MeBSP端口等，開啟中斷調用鍵盤驅動程序讀取鍵值并處理，進入中斷后根據相應的鍵值設置相應的信號參數，并通過D/A轉換，產生不同幅度、頻率的正弦波。

3. 系統仿真

CCS是TI 開發的一個完整的DSP集成開發環境，也是目前使用得最為廣泛的DSP開發軟件之一。C54X允許用戶仿真外部中斷信號INT0～INT3，并選擇中斷發生的時鐘周期。程序正確運行后，觀察運行結果，得出如圖2所示的仿真圖。

4. 結論

于DSP實現的這種信號發生器充分發揮了DSP器件的主要性能優勢，它比傳統的信號發生器具有一定的獨到之處，它編程靈活、操作簡單，體積小巧，電路結構簡單，使用方便，而且還有許多可擴展的功能，故其使用面更加寬廣，鑒于DSP具有較高的性價比，且利用DSP作為主控制器來提高傳統產品的性能已成為大勢所趨。因此，本系統的應用對提高工程及教學實驗水平具有重要的意義。

參考文獻

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[4] 吳冬梅. DSP技術及應用[M].北京：北京大學出版社，2006

作者簡介

李奇英（1993-），邵陽學院電子科學與技術專業學生。

通訊作者

彭森（1983-），邵陽學院信息工程系教師。