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基于MSP430单片机的信号源设计

范文

李雪平覃章健王欣颖

【摘要】通信系统中需要高频发射无线电波、视频信号或脉冲信号调制的载波；工农业等领域，如高频感应加热、熔化、淬火、超声和磁共振成像，需要强度和频率不同信号源。MSP430F149单片机为控制核心，利用内置DAC芯片，合理选择需要的输出波形。

【关键字】信号源 MSP430F149 DAC LCD1602

一、概述

1.1 信号发生器设计背景及意义

通信和雷达技术的快速发展，使信号发生器开始的定性分析发展到定量分析，再到可以使用测试设备、脉冲电路或脉冲调制、脉冲发生器。它的多种高性能仪器支持技术，可提供高品质的精密信号源和扫描源代码，极大地简化了检测相应的系统程序，降低测试成本，大大提高检测精度。

1.2 本设计采用的研究方法和技术路线

波形的产生是通过MSP430单片机执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。本设计由检测模块、显示模块和控制模块三大模块组成，在MSP430F149学习板的键盘按键，通过软件编程来逻辑选择各种波形、幅值电压和频率，按不同按键产生不同波形的信号，最后显示在LCD1602 液晶显示器上，而控制模块通过单片机控制继电器来实现。此方案的优点是电路原理比较简单，连接电路比较方便，实现起来比较容易。

二、系统硬件设计

2.1 基于MSP430F149信号源构成

基于MSP430单片机的信号发生器设计，可根据需要连接到MSP430F149单片机接口，电路主要由单片机系统、键盘电路、LCD1602显示电路、DAC5571芯片、电源电路构成。

2.2系统工作原理

本系统采用MSP430单片机为控制核心，利用内置DAC输出波形，由逻辑选择控制按键中断，设置幅值按钮和频率按钮来控制其波形的幅度和频率，通过单片机控制LCD1602实现波形显示。MSP430学习板的键盘按键，通过软件编程来选择不同的波形，电压信号波形的振幅和频率，按不同的键输出波形不同。结合MSP430单片机信号发生器的基本功能介绍它的工作流程、硬件组成和工作原理，设计键盘电路、LCD1602显示电路、DAC5571芯片等，各电路根据需要连接到MSP430F149单片机的接口上，就构成了一个功能强大的基于MSP430单片机的信号源设计。

三、系统软件设计

信号源的顺利工作，需要合适的软件来协调系统的各个硬件组成部分，根据信号发生器系统的工作需要来工作，从而达到特定的功能。本系统就是采用IAR软件完成各种编译与调试，然后再把编译调试好的程序下载在MSP430F149单片机里以完成各种信号的产生与控制，再通过DA转换后输出。通过按键控制来选择产生不同的波形（如正弦波、方波、三角波、锯齿波），产生的波形通过数模转换器转换成模拟信号在LCD液晶显示屏上显示出来，也可以通过按键来调节波形的频率和幅值。系统初始化成功后，当发现有按键按下，就会马上产生按键中断，然后经过按键扫描获得键值并根据键值跳转到不同的子程序，最后产生不同的波形。

四、设计的成果与分析

本文基于MSP430单片机的信号源主要介绍了信号发生器的硬件电路结构和软件设计二者包含的原理，所设计的信号发生器可以产生正弦波、方波、锯齿波、三角波以及相对应波形的幅值及频率的增加减少功能。信号发生器的产生的波形幅值2V，频率10HZ，结合所用的MSP430F149芯片，具有低功耗的特点设置而成。波形的产生是通过MSP430单片机执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。在MSP430学习板的键盘按键，通过软件编程来选择各种波形，按不同按键产生不同波形的信号。此方案的有点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。

五、结论

无论在电子通信行业，还是控制领域或者信号分析等领域中，信号发生器日益发生重要的作用，逐步成为不可或缺的研究测试工具随着信号发生器信号整合相关技术的不断完善，数字化、智能化、小型化的信号发生器必将为各领域的科学研究带来极大的便利，信号发生器的发展前景也必将更加广阔。

参考文献

[1] 张唏，王德银，张晟.MSP430系列单片机实用c语言程序设计[M].北京：人民邮电出版社，2005.

[2] 沈建华，杨艳琴.MSP430系列16化超低功耗单片机原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.

[3] 蒋小华，吴名欢，王文成.单片机波形发生器的设计[J].桂林航天工业高等专科学校学报，2008（2）：50.

[4] 赵宏亮.一种实用任意波形信号发生器的设计[J].仪表技术，2008（2）：14—18.

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