基于MSP430单片机的信号发生器设计

论文总字数：18891字

摘 要

信号发生器是一个能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、方波、正弦波波形的电路或仪器，广泛应用于电子测量，自动控制等领域，更是教学，科研中信号仿真实验不可或缺的工具。其中正弦波主要作用于通信行业、系统灵敏度等；射频即高频信号发生器则利用载波原理传输信号服务于广播，电视系统；信号发生器发出的信号，不仅可以在工业生产和科研探索中对元器件的参数、性能进行测量，还可以对电工电子产品进行指数验证、参数调整及性能鉴定。

然而传统信号发生器的波形单一、频率固定、结构不灵活等缺点限制了其应用。本课题针对信号发生器的或缺点，提出利用单片机内部资源，以MSP430F149为主板，利用D/A电路，函数调用，按键中断等选择输出四种波形。软硬件结合的方式设计出基于MSP430单片机结构简单，成本较低的能产生多种波形的信号发生器。基于单片机的信号发生器作为电子工程师测试实验的基本工具，更灵活，应用范围更广，低成本，超低功耗等特点使得其开发和升级的意义重大。

关键词：信号发生器；MSP430单片机；D/A电路

Design of Signal Generator Based on MSP430 MCU

Abstract

The signal generator is able to produce a variety of waveforms, such as triangle wave, sawtooth wave, sine wave, Fang Bo circuit or instrument, widely used in electronic measurement, automatic control and other fields, it is indispensable to teaching, scientific research of signal simulation tools. The sine wave mainly acts on the sensitivity of system of communication industry, etc.; the high frequency signal generator using the RF carrier signal transmission principle service in broadcast television system; signal generator, not only in the industrial production and scientific research in the parameters, components of the performance measurement, can also be used for authenticationand adjust parameters identification of electrical and electronic products.

However, the disadvantages of traditional signal generator, such as single waveform, fixed frequency and inflexible structure, restrict its application. In this paper, aiming at the disadvantages of the signal generator, the paper puts forward the use of the internal resources of the microcontroller to MSP430F149 as the motherboard, the use of D/A circuit, function calls, key interrupt and so choose the output of four waveforms. Hardware and software combination of the design based on MSP430 microcontroller simple structure, low cost can produce a variety of waveform signal generator. The signal generator based on single chip microcomputer is the basic tool for the electronic engineers to test the experiment. It is more flexible, wider application range, low cost, low power consumption and other characteristics.

Keywords: signal generator; MSP430 MCU; D/A circui

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1信号发生器背景和选题意义 1

1.2本设计的主要研究内容 1

1.3方案论证 2

1.4方案选择 2

第二章 系统模块介绍 3

2.1 MSP430系列单片机的发展及应用 3

2.2 MSP430系列单片机的特点 3

2.2.1综合素质优秀 3

2.2.2 丰富外围模块 3

2.2.3 超低功耗 4

2.2.4 方便高效的开发环境 4

2.2.5MSP430F149单片机 4

2.3 PCF8591芯片简介 5

2.4时钟模块与定时器A 5

第三章 系统硬件设计 7

3.1信号发生器的结构与原理 7

3.2 MSP430F149单片机核心板电路 7

3.3 A/D转换电路 8

3.4按键电路 8

第四章 系统软件设计 10

4.1信号发生器总流程 10

4.2 软件开发平台 10

第五章 硬件制作 17

5.1硬件制作的意义 17

5.2硬件制作所需器件 17

5.3实物成品 17

第六章 结束语 19

致谢 20

参考文献（Reference） 21

附录 22

第一章 绪论

1.1信号发生器背景和选题意义

信号发生器又称振荡器，作为学生时代就可以实验室接触到的电子基本仪器，其功能远不止于实验测量的信号源，功能齐全，价格昂贵。常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，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，这样不仅参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路（含单片机）构成的低频信号发生器，因其设计简单、性能好，使用灵活，精度高等优点以成为当今信号发生器设计和研究的主要方向。

随着现代科技的不断发展，可以输出诸如正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种电信号的信号发生器，广泛应用于电子测量，自动控制等领域，更是教学，科研中信号仿真实验不可或缺的工具。其中正弦波主要作用于通信行业、系统灵敏度等；射频即高频信号发生器利用载波原理传输广播调频信号；方波则用于变频器，励磁电源的感性负载。随着社会的不断发展，信号发生器对于参与被测量物体数据的处理和对数据的整体把控已经愈来愈多。在电子元器件的测量技术、产品的性能监测技术以及产品的设计工艺的性能鉴定中，现代化信号发生器从中起到的作用已经越来越关键。这些年信号发生器在综合性能上的不断提升与完善，为现代通信技术的快速发展奠定了坚实的基础，在整体的结构设计和性能上都得到了很大的提升。鉴于现代信号发生器在工作和生活中起到的作用越来越关键，现在各国都非常重视信号发生器技术的发展环境，对信号发生器技术的投入力度越来越大，对于信号发生技术与科学技术的结合也越来越重视，对信号发生仪器的测量要求也越来越高，对测量数据的显示由原来的肉眼读数字到数码管显示再到使用LCD液晶显示器显示，可以说是一步一个台阶，一步一个脚印稳步的向前提升。

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