基于msp430g2211实现的简易信号发生器

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1、第一章作品概述第一节作品基本情况介绍本作品基于TI的LaunchPad设计了一款简易信号发生器。选用TI的MSP430G2211这款单片机。作品采用DDS原理来实现信号的产生，使用PWM波模拟DAC，外围使用一些基本的滤波和放大电路，实现了可产生正弦波、三角波、锯齿波的简易信号发生器。相关技术参数请见表1.1.波形种类正弦波三角波锯齿波频率范围（Hz）1~100频率步进间隔（Hz）1最大幅值Vp-p（V）8输出阻抗(Ω)50其他功能幅度连续可调、频率按键可调、输出使能控制、LED指示表1.1简易信号发生器的技术参数整个

2、作品可以分成三个主要方面介绍：信号产生与处理方面。首先，在MSP430G2211上建立一个正弦波相位和幅值的量化表，利用定时器产生占空比可调的PWM波，再结合外围的低通滤波器电路来模拟DAC，实现DDS的功能。信号产生后通过高通滤波器滤除波形中的直流成分。然后通过一个由运算放大器和精密可调电位器组成的运算放大电路，以实现信号的增益控制。最后信号通过SMA头输出。人机交互方面。本作品使用四个菜单按键和三个LED。四个菜单按键的功能分别是：波形切换、频率加、频率减、输出使能。三个LED灯，分别是红灯，代表输出的正弦波；绿灯

3、，代表输出的是三角波；黄灯，代表输出的是锯齿波。电源方面。TI的LaunchPad上带有电源，本可以直接使用，但是由于信号发生器对电源噪声的要求比较高，所以本作品自己设计了电源电路。第二节系统硬件和软件框图（1）系统硬件框图整个系统硬件主要由TI的LaunchPad、滤波器电路模块、增益控制模块、按键菜单及LED指示灯模块和电源模块组成。系统硬件框图如图1.1所示。图1.1系统硬件框图（2）系统软件框图整个系统的软件主要有主函数、定时器TA中断函数、按键中断函数三个大的模块组成。系统软件框图如图1.2所示。图1.2系统

4、软件款图各函数的作用和相互关系：在主函数中首先对系统的时钟、I/O口、定时器TA进行了初始化。初始化完毕，开启总中断。接着进入while（1）循环。在while（1）中对输入信号频率的几个相关参数进行计算。在定时器TA的中断服务程序中会利用这几个参数产生对应频率的PWM波。按键中断函数主要对四个菜单按键的动作进行处理。这四个菜单按键可以实现波形的切换，频率的加减，信号的使能输出。在按键中断函数中修改的信号频率大小和波形的种类这两个参数会被主函数和定时器TA中断函数调用。第二章作品硬件系统设计第一节MSP430G2系列L

5、aunchpad开发板介绍TI的MSP430G2系列Launchpad开发板是一款适用于TI最新MSP430G2xx系列产品的完整开发解决方案。其基于USB的集成型仿真器可提供为全系列MSP430G2xx器件开发应用所必需的所有软、硬件。LaunchPad具有集成的DIP目标插座，可支持多达20个引脚，从而使MSP430ValueLine器件能够简便地插入LaunchPad电路板中。此外，其还可提供板上Flash仿真工具，以直接连接至PC轻松进行编程、调试和评估。此外，它还提供了从MSP430G2xx器件到主机PC或相

6、连目标板的9600波特UART串行连接。其实物图如图2.1所示。图2.1MSP430G2系列Launchpad开发板实物图MSP430G2系列Launchpad开发板的特性：lUSB调试与编程接口无需驱动即可安装使用，且具备高达9600波特的UART串行通信速度l支持所有采用PDIP14或PDIP20封装的MSP430G2xx和MSP430F20xx器件l分别连接至绿光和红光LED的两个通用数字I/O引脚可提供视觉反馈l两个按钮可实现用户反馈和芯片复位l器件引脚可通过插座引出，既可以方便的用于调试，也可用来添加定制的扩

7、展板l高质量的20引脚DIP插座，可轻松简便地插入目标器件或将其移除本作品中所使用的MSP430G2211单片机的资源和功能：u16位RISC指令集处理器u128字节RAM(数据)+2K字节Flash存储器（代码）u一个16位TA定时器u内置数控振荡器（DCO），最高频率可达21MHzu9个双向I/O口，每个I/O口都可以作为中断源u自带BOR检测电路，能自动避开上电瞬间的毛刺并产生可靠的复位信号u内置低功耗低频振荡器（VLO）u可通过软件配置的8通道比较器第二节方案论证、比较与选择方案一：控制部分由MSP430G22

8、11实现，波形产生采用低温漂、低失真、高线性单片压控函数发生器（如ICL8038、MAX038等）。它们可同时产生频率可控可变的三角波、正弦波、脉冲波等。用D/A转换器的输出来改变调节电压，也可以实现频率的数控调整。优缺点：方法简单易行，采用单片专用芯片，系统体积大大减小。但由于压控的非线性，频率步进的步长控制困难。而且整个设计中