《武汉理工大学第四届电工电子创新设计大赛设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉理工大学第四届电工电子创新设计大赛设计报告（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉理工大学第四届电工电子创新设计大赛设计报告 题号： A 武汉理工大学第四届电工电子创新设计大赛设计报告 题目：波形发生器 参赛者：xx 学院班级：信息工程学院电信1006班 联系方式： 评分标准： 项目满分得分基本要求 总分 2.系统设计 2.1核心控制模块 采用MSP430 单片机作为信号发生器的核心控制单元。MSP430 具有处理能力强、运算速度快、超低功耗、片内资源丰富等优点。这些 优点保证了信号发生器能够快速、准确地实现其控制功能。 2.2波形的生成 本系统使用msp430f149单片机控制直接数字式频率合成器DDS ad9834产生10Hz3MHz频率可调的正弦波，三角波和方波信
2、号。参照ad9834的PDF资料进行硬件搭建，ad9834有两个寄存器，每个有16位。通过软件程序对ad9834写入正弦波，三角波，方波控制字,分别为正弦波0x2100,0x2000;三角波0x2100,0x2002;方波为0x2100,0x2028;从引脚19或20脚输出正弦波或三角波，16脚出方波。幅值约为680mv. 图一MCU DDS 原理图 2.3 波形的频率和幅值控制 实现频率的1hz步进可直接通过软件给ad9834写入频率数据，通过矩阵键盘按键触发；对于幅值步进，本系统直接使用程控放大器VCA810芯片，通过软件给DAC0832写入0到255的数值数据控制DAC的电压规律输出，将
3、ad9834产生的波形信号和DAC 的控制电压输入VCA810实现波形的幅值步进，压控增益放大器的控制电压为-20伏，对应的信号增益为-40dB到40dB，但实际控制幅度增益达不到最高理论值，但也可以完全满足设计要求，DA输出为05V本系统通过外围运放设定DA输出为正负2V，VCA810可控制原始波形幅值20mv步进，增长到最高电压峰峰值2伏电压。通过矩阵键盘按键控制电压的步进。 图二DAC0832控制部分 2.4波形的峰-峰值，步进调整 为了使输出的信号幅度达到要求的正负5伏峰值，将从VCA810输出的波形通过一级差分放大和一级同相放大。差分放大的作用是滤除波形中掺杂的直流信号，同相放大通过
4、电位器改变放大倍数，实现幅值增长，此过程大约使信号放大5倍可实现0.1V步进。由于实物设计后外加一个电压跟随器，提高了信号的带负载能力，当负载100欧姆时输出电压幅度变化不大于10%。此处采用的是低噪声双运放NE5532。 图四NE5532 同向放大和差分放大 图五 VCA810电路图 3总体设计 图五 结构框图 DDSad9834产生正弦波，三角波和方波 12864液晶显示 矩阵键盘控制触发 MSP430F149 单片机 VCA810幅值控制 双运放 NE5532 差分放大，同相放大波形处理 示波器显示 DAC0832 图六整体电路原理图 4.软件设计 核心程序设计包括：波形的产生与参数设定
5、部分、输出参数的显示部分。波形的产生与参数设定部分需要完成：波形类型的选择、频率档位电压输入、频率步进值和电压步进值的设定。输出参数的显示部分需要完成：输出信号的类型、幅度、频率显示。程 序设计由C 语言实现。 N Y 图五 程序流程图 开始 有键按下？ 进行键盘扫描 关开门狗，初始化LCD ，DDS ，矩阵键盘 Key 为1,2,3分别对应正弦波，三角波和方波选通，并用液晶显示 读取键值，根据键值进行操作 key 为4,5,6,7分别对应频率增步进，减步进，电压幅度增步进，减步进。并用液晶显示 DA 控制输出电压增减 MCU 向ad9834 寄存器写入对应波形控制字和频率数据 ad9834输
6、出波形 MCU 向ad9834 寄存器写入对应波形控制字和频率数据 5.仿真测试 430模块： ad9834测试模块： DAC控制模块： 矩阵键盘模块： 6.实物制作测试整体实物 波形效果 液晶显示 7.结论分析 基本要求发挥要求实现功能 具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能实现,通过矩阵键盘按键选通波形。 显示部分能够显示当前波形种类、频率和幅值实现，采用LCD12864液晶显示 输出三种波形的频率可调范围都为10Hz10kHz，频率调节步进1Hz。输出波形频率范围扩展至 10Hz100kHz 实现，且输出三种波形的 最高频率都可达到3Mhz, 最低达到1Hz，实现1hz 步进
7、输出波形幅度范围-5V+5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整实现，且通过改变后级信号放大倍数或者DAC参考电压可实现更小幅值步进 增加稳幅输出功能，当负 载为100时，输出电压 幅度变化不大于10% 实现 特色与创新采用DDS芯片输出波形更 为平滑稳定，使设计扩展 性更强 8.附件 DDS ad9834控制程序 #include msp430x14x.h #include SystemConfig.h void ad9834_delay() int time; for(time=0;time14) ad9834_init(); COMD_OUT(0X2100); ad9834_d
8、elay(); COMD_OUT(0X2000); /0x2000 DATA_OUT(ad9834_dat1); DATA_OUT(ad9834_dat2); /* 函数名：void AD9834_USES 控制ad9834输出三角波 */ void AD9834_USET(float ad9834_dat) int ad9834_dat1,ad9834_dat2; long ad9834_datl; ad9834_datl=(long)(ad9834_dat*(268435456/30000000); ad9834_dat1=ad9834_datl ad9834_dat2=(ad9834_d
9、atl14) ad9834_init(); COMD_OUT(0X2100); ad9834_delay(); COMD_OUT(0X2002); DATA_OUT(ad9834_dat1); DATA_OUT(ad9834_dat2); /*控制AD9834输出方波*/ void AD9834_USEF(float ad9834_dat) int ad9834_dat1,ad9834_dat2; long ad9834_datl; ad9834_datl=(long)(ad9834_dat*(268435456/30000000); ad9834_dat1=ad9834_datl ad9834_dat2=(ad9834_datl14) ad9834_init(); COMD_OUT(0X2100); ad9834_delay(); COMD_OUT(0X2028); DATA_OUT(ad9834_dat1); DATA_OUT(ad9834_dat2); 5 / 5
