电子设计大赛论文-有一定输出电压范围高精度毫伏信号发生器设计

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1、0摘要21设计任务与要求21.1设计任务21.2基本电压21.3发挥部分22系统方案论证23系统设计与理论分析23.1核心模块TMS320DSP芯片23.2数模转换模块33.3基准电压源模块33.4模数转换模块43.5485通信模块53.6显示模块64系统调试74.1调试仪器仪表74.2调试及分析74.3误差分析75设计总结86元件清单87参考文献90、摘要：本系统以DSP芯片为核心，控制过程是DSP接收数据并送入DA电路，利用AD820作为比较器，正端接D/A输出，负端接地，反馈输出接AD采样，失调电压调零，输岀形成闭环回路，通过AD转

2、换电路将实际值采回DSP,由DSP进行运算，得输入值与采回值之差即误差，输出结果通过12864液晶屏显示。系统通过LM4050为A/D,D/A提供基准电压，使系统具有较高的可靠性。采用的DSP减少了由运放产生的非线性误差。关键字：信号发生器TMS320DSP芯片基准电源芯片LM40501、设计任务与要求1・1设计任务：设计出有一定输出电压范围高精度毫伏信号发生器，并能够检测其输出精度1.2基本要求（1）输出电压：范围0〜+1V,步进0.5mV；具有输出电压值（测量值）显示功能；由“+”、“一”两键分别控制输出电压步进增减；（2）具备485

3、通讯能力，波特率可设置,即4800、9600、19200、38400、56000、57600、115200bps可设置；（3）能显示设定值与实际值及其误差。1、3发挥部分（1）输出电压：范围0〜+2V,步进0.lmV；指定输岀范围内任意电压值；（2）能提高精度模拟J型热电偶分度简表（见附表）输出（输入温度后，自动输出电压值）；（3）检测部分可单独成为电压测量模块，测量范围、精度参考电压输出部分；2、系统方案论证用DSP作为核心芯片，输出的数字信号由D/A转换成模拟信号，再经由A/D采回芯片内部形成反馈。利用LM4050提供基准电压，780

4、9稳定基准电压源的输出电压，UA741做电压跟随器使其工作稳定。为了使其工作更加精确，需要再加一个AD820作为比较器来减小非线性误差。而与单片机相比，DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU,更大容量的存储器，内置有波特率发生器和FIFO缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A/D和采样/保持电路，可提供PWM输出。DSP器件采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器，增强的多级流水线，使DSP器件具有高速的数据运算能力。DSP器件比16位单片机单指令执行吋间快

5、8〜10倍，完成一次乘加运算快16〜30倍。3、系统设计与理论分析3.1核心模块TMS320DSP芯片DSP是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。DSP微处理器一般具有如下主要特点：(1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；(2)程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据；(3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；(4)具有低开销或无开销循环及跳转的

6、硬件支持；(5)快速的中断处理和硬件I/O支持；(6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；(7)可以并行执行多个操作；(8)支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。3.2数模转换模块3.2.1D/A转换电路如图所示，通过AD5541芯片实现将数字量转换为模拟量,送给电压比较器。该电路通过LM4050提供基准电压源,UA741做电压跟随器，使电压稳定。AD820作为比较器，正端接D/A输出，负端接地，反馈输出接AD采样，失调电压调零，输岀形成闭环回路，减少由运放产生的非线性误差，由DSP进行运算。算法：输出值二(D/655

7、35)*REF,其中D为载入DAC代码。D/A转换屯路3.2.2AD5541芯片AD5541为单通道、16位、串行输入、电压输出数模转换器(DAC),采用5V±10%单电源供电。AD5541采用多功能三线式接口，并且与SPI、QSPI™、MICROWIRE™、DSP接口标准兼容。这些DAC可提供16位性能，无需进行任何调整。DAC输出不经过缓冲，可降低功耗，并减少输出缓冲所造成的失调误差。3.3基准电压源模块3.3.1LM4050芯片LM4050/是精密的二端、并联模式、带隙电压基准，具有多种同疋反向击穿电压：1.225V.2.048V.

8、1.500V、3.000V、3.3V、4.096V和5.000V。LM4050/LM4051采用超小型、3引脚SC70表贴封装(1.8mmx1.8mm),比采用S0T23表贴封装的同类器件缩小