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1、吉林化工学院毕业设计说明书基于MSP430单片机三相正弦波形发生器设计Design of Three-phase Sine Wave Generator Based on MSP430 Microcomputer学生学号： 11510321 学生姓名： XXX 专业班级： 自动1103 指导教师： XX 职 称： XXX 起止日期： 2015.03.092015.06.26吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工学院毕业设计说明书摘 要随着科技的发展和现代科研的需要，信号发生器已经成为了很多行业进行研究测试不可或缺的工具。信号发
2、生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器四大类。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。本系统采用MSP430F169单片机为控制核心，通过对单片机内部的D/A进行编程，在单片机的DAC0和DAC1两端输出两相相位差为120度的A相和B相正弦波，正弦波的频率由编程决定。通过外接反相加法器（uc=-ua-ub），合成为C相电压。外接程控放大电路，对输出的正弦波形进行幅值放大，最后通过显示器LCD1602将输出的幅值和频率显示出来。波形的产生是通过MSP430单片机执行波形发生程序，向D/A转换器的输入端
3、按一定的规律输入数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。通过软件编程来确定波形的形状、幅值和频率。此方案的特点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。关键词：MSP430F169；信号发生器；LCD1602；D/A转换器- I -AbstractWith the development of science and technology and modern scientific research, the signal generator has become a tool for many sectors of research and testing indispensabl
4、e. Signal generator means generates electrical test signals required parameters for the instrument. Press the signal waveform can be divided into a sinusoidal signal, function (waveform) signals, pulse signal and random signal generator four categories. Also known as the signal source signal generat
5、or or oscillator, in production practices and technology areas it has a wide range of applications. The system uses MSP430F169 microcontroller core, microcontroller via the internal D / A to be programmed at both ends of the microcontroller DAC0 and DAC1 output two-phase phase difference of 120 degr
6、ees of A-phase and B-phase sine wave, sine wave frequency is Programming decisions. Anti-adder (uc = -ua-ub) by an external, synthesized as C-phase voltage. External programmable amplifier, the output sine wave Amplitude amplification, amplitude and frequency Finally LCD1602 display output is displa
7、yed.Waveform generation is performed through MSP430 microcontroller waveform generation program, the D / A converter input of the input data according to certain rules, so that D / A conversion circuit of the output of the corresponding voltage waveform. To determine the shape, amplitude and frequen
8、cy of the waveform by software programming. This program features is a circuit principle is relatively simple, relatively easy to implement.窗体底端窗体顶端Keywords: MSP430F169； signal generator； LCD1602； D / A converter- 41 -目 录摘 要IAbstractII第1章 概 述11.1 信号发生器设计背景11.2 信号发生器的发展现状11.3 本设计采用的研究方法和技术路线2第2章 芯片介绍
9、32.1 MSP430单片机技术的发展特点及应用32.1.1 MSP430单片机技术的发展特点32.1.2 单片机的应用52.2 MSP430F169概述52.2.1 DAC模块的主要性能指标92.2.2 MSP430F169单片机中的D/A功能92.1.3 MSP430F169单片机的引脚102.2 LCD1602液晶显示器简介102.2.1 LCD1602液晶显示器的引脚说明102.2.2 寄存器选择控制表11第3章 系统硬件设计123.1 基于MSP430F169信号发生器构成及工作原理123.2 MSP430F169小系统构成133.3 信号发生器的键盘电路143.4 反相加法器电路设
10、计153.5 程控放大电路设计153.6 信号发生器的LCD1602显示模块173.7 正弦基波数值计算方法183.7.1 幅值计算方法183.7.2 定时中断时间常数计算方法183.7.3 A和B相相位移调整方法183.8 电源电路设计193.7 本章小结20第4章 系统软件设计214.1 数据定义224.2 定时器初始化与中断程序234.3 按键控制程序244.4 液晶显示程序25结 论26参考文献27附录A 硬件电路28附录A 硬件电路（续）29附录B 软件程序30致 谢39第1章 概 述1.1 信号发生器设计背景随着计算机和集成技术的高速发展，电子电路的分析与设计及相应专业课程的教学与
11、实验所采用的方式与方法都发生了重大变化，特别是电子设计自动化系统中所包含的测试测量技术已经成为现代教育技术的重要组成部分， 在高校的各个电子相关的实验室中，都需要开发和测试各种复杂的电路或子系统，其通常要求从没有上市的或很难获得的元器件或传感器中提取额外的信号，由此可见信号发生器已经成为了很多行业进行研究测试不可或缺的工具。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。例如在通信、广播、电
12、视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。 （2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。（4）利用专用直接数字合成芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率，但成本较高
13、。1.2 信号发生器的发展现状信号发生器既可以构成独立的信号源，也可以是高性能网络分析仪、频谱仪及其它自动测试设备的组成部分。信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它能够提供高质量的精密信号源及扫频源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并极大地提高检测精度。美国安捷伦生产的33250A型函数/任意波形发生器可以产生稳定、精确和低失真的任意波形，其输出频率范围为1Hz80MHz，而输出幅度为10mVpp10Vpp；该公司生产的8648D射频信号发生器的频率覆盖范围更可高达9kHz4GHz。美国泰克生产的DTG5000信号发生器的采样率达到最高3.35Gb/s(数据)。国产
14、SG1060数字合成信号发生器能双通道同时输出高分辨率、高精度、高可靠性的各种波形，频率覆盖范围为1Hz60MHz。国产S1000型数字合成扫频信号发生器通过采用新技术、新器件实现高精度、宽频带的扫频源，同时应用DDS和锁相技术，使频率范围从1MHz1024MHz能精确地分辨到100Hz，它既是一台高精度的扫频源，同时也是一台高精度的标准信号发生器。还有很多其它类型的信号发生器，他们各有各的优点，但是信号发生器总的趋势将向着宽频率覆盖、高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。1.3 本设计采用的研究方法和技术路线首先去图书馆借阅有关MSP430单片机的书籍资料，了解MSP430单片
15、机的工作原理、内部结构、功能模块、各种寄存器以及汇编语言，从整体上对MSP430单片机的使用方法和编程原理进行理解。然后利用网络资源查阅单片机的C语言编程实例和视频讲解，对单片机每个功能模块的使用有所了解。最后根据自己的题材基于MSP430单片机的信号发生器设计指定相应的策略想办法完成编程。波形的产生是通过MSP430单片机执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。在MSP430学习板的键盘按键,通过软件编程来选择波形的幅值和频率，按不同按键产生不同的信号。此方案的有点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。具体就是系统采用MSP430F169单片机为控制核心，利用单片机内置的AD芯片，通过程序产生A、B两相正弦，根据三相正弦波之和为零的原理，通过反相加法器电路，得到C相正弦波，在经过程控放大电路放大信号。通过按键来控制波形的复制及频率，然后通过单片机控制显示到LCD1602上。本设计由电源、显示模块和控制模块组成，其中显
