基于spwm的信号产生器设计

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1、课程设计报告课程名称综合电子设计题目基于SPWM的信号产生器设计指导教师杨鸿波设计起止日期2014年4月-5月系别自动化专业信息与系统控制学生姓名、班级自控1102学号、成绩___________________________摘要：本次实验以MSP430单片机为控制核心，由信号发生器产生正弦波，再由模数转换模块将正弦信号转换为数字信号送给单片机，通过MSP430程序控制产生SPWM波，最后通过二阶低通滤波电路，在低频条件下还原正弦波。一、功能介绍1.具有产生正弦波、方波周期性波形的性能。2.输出波形频率范围为1Hz~800H

2、z（非正弦波频率按10次谐波计算；重复频率可调，频率步进间隔1Hz。3.输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进为0.1V（峰-峰值）。4.具有显示输出重复频率（周期）和幅度的功能。二、系统设计基本要求：（1）单片机最小系统产生的SPWM信号，通过有源低通滤波器生成正弦信号，有源低通滤波器的截止频率为1kHz；（2）正弦信号的频率可调，频率范围为100Hz～800Hz；（3）正弦信号的幅度峰峰值为5V，波形无明显失真；（4）正弦信号So(t)能实时跟踪外部输入正弦信号Si(t)的频率，实现同频。发挥要求：电路能测量和显示

3、外部输入正弦信号Si(t)的电压（峰峰值）和频率，电压测量精度为1％，频率测量精度为0.1％；Si(t)的频率范围为100Hz～800Hz，幅度峰峰值范围为0.5V～15V；所用设备：直流电源，双踪示波器，万用表，信号发生器等，电阻、电容、二极管、三端稳压等。实验室能满足实施条件。 硬件部分.由单片机MSP430的P1.1口输入正弦波信号P1.2口输出经程序A/D转换处理后的波形(P1.1和P1.2具有控制I/O方向、输出、输入的功能)二阶低通滤波及放大电路对单片机输出波形进行滤波去噪。将单片机输出的数值转化为所需的正弦波形,

4、进行放大、平整光滑处理。软件部分.由于单片机处理的是数字信号,而正弦波是一个连续变化的模拟量,所以就必须对一个周期内的正弦波形进行点数选择(斩波处理).周期内选择的点数越多,得到的波形就越接近真实的波形;但另一方面,由于单片机处理的速度有限,点数如果选取过多,单片机就无法处理其它程序,进而导致死机。2.1MSP430单片机模版图2.1MSP430launchpad电路图MSP430LaunchPad是一款易于使用的闪存编程器和调试工具，它提供了在MSP430超值系列器件上进行开发所需的一切内容。它提供了具有集成仿真功能的14/

5、20引脚DIP插座目标板，可通过SpyBi-Wire（2线JTAG）协议对系统内置的MSP430超值系列器件进行快速编程和调试。由于MSP430闪存的功耗极低，因此无需外部电源即可在数秒内擦除闪存并对其进行编程。LaunchPad将MSP430器件与CodeComposerStudio版本4或IAR嵌入式工作平台等集成软件环境相连接。MSP430超值系列器件上的这些IDE是免费且非受限的软件。LaunchPad支持所有采用14或20引脚DIP封装（TI封装代码：N）的MSP430G2xx闪存器件。LaunchPad还采用用于定

6、制项目和应用的板载可编程LED和按钮！10引脚PCB连接器还可用于连接LaunchPad和附加器件。2.1.1Msp430G2553的管脚示意图如图图2.2Msp430G2553的管脚示意图2.2二阶有源低通滤波器模块图2.3二阶有源低通滤波电路电路性能参数 其通带电压放大倍数即为同相比例放大电路的放大倍数：其传递函数：其中：   Wo=1/RC   截止角频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。为品质因数，它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状。2.2.1设计要求设计一个压控电压源型二阶有源低通滤波电路,要求

7、通带截止频率f0=1kHz,等效品质因数Q=1，带宽为700Hz,适合用于波形发生电路，脉冲放大电路。2.2.2?电路参数设计为设计方便选取R=16k,C1=2.201uF，C2=0.001uF,则通带截止频率为f0=fn=1/2πRC=1kHz，R1=100K，Rf=2k。2.2.3芯片选择图2.4LM324芯片管脚示意图LM324系列器件带有差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共

8、模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图2.4所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放