基于DSP的正弦信号发生器设计

李奇英?彭森

摘 要：本文以TMS320C5402芯片为核心，目的在于设计出一个可以输出幅度可调、频率可调的正弦信号发生器。该信号发生器的正弦信号幅值、电压和频率均可通过DSP内的程序来控制，而且使用方便，并在CCS集成开发环境下运行，通过CCS提供的图形显示窗口观察输出的正弦信号波形和频谱图。

关键词：正弦信号发生器；TMS320VC5402；CCS

1.引言

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域都有着广泛的应用。在这些信号发生器中，又以低频正弦信号发生器最为常用。目前，常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，这种模拟信号发生器用于低频信号输出各种三角函数波形曲線。函数信号发生器的频率范围可从几个微赫到几十兆赫，在电路实验和设备检测中都有十分广泛的用途。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。由于常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，所有这些都要求信号发生器输出信号的参数如频率、波形、输出电压或功率等，能够在一定范围内进行更加精确的调整，并拥有更好的稳定性及输出指示 。当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积大和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵。数字信号处理是以众多学科为理论基础的，它所涉及的范围极其广泛。例如，在数学领域，微积分、概率统计、随机过程、数值分析等都是数字信号处理的基本工具，与网络理论、信号与系统、控制论、通信理论、故障诊断等也密切相关。近来新兴的一些学科，如人工智能、模式识别、神经网络等，都与数字信号处理密不可分。可以说，数字信号处理是把许多经典的理论体系作为自己的理论基础，同时又使自己成为一系列新兴学科的理论基础。本文课题基于此，在借助DSP运算速度高，系统集成度强的优势设计出这种信号发生器，比以前的数字式信号发生器具有速度更快，且实现更加简便。

2. 系统程序流程图

软件系统采用模块化结构设计，主要包括DSP主程序和中断程序和。DSP系统的主程序流程图如图1所示。先对系统进行检测、配置MeBSP端口等，开启中断调用键盘驱动程序读取键值并处理，进入中断后根据相应的键值设置相应的信号参数，并通过D/A转换，产生不同幅度、频率的正弦波。

3. 系统仿真

CCS是TI 开发的一个完整的DSP集成开发环境，也是目前使用得最为广泛的DSP开发软件之一。C54X允许用户仿真外部中断信号INT0～INT3，并选择中断发生的时钟周期。程序正确运行后，观察运行结果，得出如图2所示的仿真图。

4. 结论

于DSP实现的这种信号发生器充分发挥了DSP器件的主要性能优势，它比传统的信号发生器具有一定的独到之处，它编程灵活、操作简单，体积小巧，电路结构简单，使用方便，而且还有许多可扩展的功能，故其使用面更加宽广，鉴于DSP具有较高的性价比，且利用DSP作为主控制器来提高传统产品的性能已成为大势所趋。因此，本系统的应用对提高工程及教学实验水平具有重要的意义。

参考文献

[1] 郑红. TMS320C54XDSP应用系统设计[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2010

[2] 汪安民.TMS320C54XXDSP实用技术[M]. 北京：清华大学出版社，2002

[3] 乔瑞萍.TMS320C54XDSP原理及应用[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2005

[4] 吴冬梅. DSP技术及应用[M].北京：北京大学出版社，2006

作者简介

李奇英（1993-），邵阳学院电子科学与技术专业学生。

通讯作者

彭森（1983-），邵阳学院信息工程系教师。