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基于DSP的正弦信号发生器设计

嵌入式公社?? 2010年11月01日 ?? 收藏0

  系统中的减法电路的主要作用是把0-10V直流脉动信号的转换成-5~+5V的正弦交流信号,并使其电压增益为1。设计使可利用差分式电路来实现其功能,为了简化电路,可以选用较为常用的AD公司的AD524,并将AD524接成电压跟随器的形式,同时适当的选取电阻以满足要求,此外,为了使产生的正弦波信号具有2-5mA的驱动能力,可选用AD624来构成末级的信号放大电路。AD624是高精度低噪声仪用放大器,若外接一只增益电阻,即可得到1-1000之间的任意增益值,其误差小于1%。由于AD624的建立时间只有15μs,所以它非常适宜在高速数据采集系统中使用。

  ◇ 人机接口部分

  (1)驱动器设计

  位驱动器电路由两片集成电路组成,即由位驱动的CMOS芯片和将TTL电平转换成CMOS电平的电平转换芯片组成,电平转换芯片可以和输出通道的电平转换芯片共用一片74HCT244(本部分使用4路,输出通道使用3路),其主要作用是对DSP输出的3.3V TTL电平与5V CMOS电平进行匹配,从而带动具有CMOS电平的位驱动器,根据动态扫描显示的要求,位驱动器需要选用每路输出吸收电流都要大于200mA的芯片,因此,本设计选用了TI公司的74LS06来做LED的大电流驱动器件。

  (2)键盘设计

  本系统选用四个独立式按键,分别接入PF3-PF6口,并使用四个220Ω上拉电阻接VCC。所谓独立式,就是将每一个独立键按一对一地直接接到I/O输入线上,而在读键值时,直接读I/O口,每一个键的状态通过读入键值的一位(二进制位)来反应,所以这种方式也称为一维直读方式,这种方式的查键软件比较简单,但占用I/O线较多,一般在键的数量较少时采用,不过,由于DSP芯片有足够的I/O接口可供使用,因而可大大方便设计,设计时可以充分利用这一特点来连接硬件,至于按键的削抖动措施,则可在软件中完成。

  系统软件设计

  本系统软件可以按照模块化设计思想来编写,包括主程序、常数计算程序、占空比计算程序和相应的一些功能子程序,主程序用于调用各功能子程序、初始化变量、查询键盘、判断显示数据是否需要刷新、同时判断一个脉冲是否完成发送等工作,具体方案见图3所示的流程图。

流程图

  在程序中,应在第N-1个脉冲周期里计算占空比,并在第N个脉冲周期里输出波形,这就要求在设计时要在一个脉冲周期内完成计算,如果选用20MHz的晶振,那么,在一倍频下,执行一条执行只需50ns,若输出400Hz的正弦波,即每一个周期(即2.5ms)要输出200个脉冲,这样,也就是说,一个脉冲需要12.5μs(相当于12500/50=250条指令)。而执行一个占空比的计算程序只需要几十条指令,这种算法从软件开销上考虑是可以实现的。

  结束语

  基于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。


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DSP? 正弦信号发生器? PWM? TMS320LF2407?

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