本系統以MSP430為控制核心設計并制作一個正弦波和脈沖波信號源。本 實驗分為四大模塊，分別是鍵盤掃描模塊，正弦波產生模塊，脈沖波產生模塊和液晶顯示模塊。正弦產生部分采用DDS芯片AD9851產生頻率可控的正弦波,在實踐測試中得之從AD9851輸出的正弦波幅值會隨頻率變化，最后通過軟件編程明顯減少了幅值誤差。脈沖產生部分采用Verilog編程在FPGA內部產生占空比可調的脈沖波，解決了由將正弦波變成方波再送FPGA產生脈沖波的不穩定性。本系統工作可靠穩定，較好地完成了基本部分和發揮部分的要求。
一. 總體方案
本系統要求在給定±15V電源電壓條件下設計出一個能產生正波和脈沖波的信號源。信號頻率為20Hz~20kHz,頻率能程控步進調整(步長為5Hz),脈沖波的占空比在2%~98%之間能程控步進調整(步長2%)，兩路信號均要求幅值在100mv到3V步進可調(步長為100mv)，要求性能良好(頻率穩度高,非線性失真小等)，方案考慮如下：
正弦波產生
方案一：采用單片函數信號發生器(如8038),8038可同時產生正弦波。脈沖波,方法簡單易行,用D/A轉換器的輸出來改變調制電壓,可以實現數控調整頻率,但步長難以滿足要求,且頻率穩定度不高。
方案二:采用鎖相式頻率合成器,利用鎖相環,將壓控振蕩器(vco)的輸出頻率鎖定在所需頻率上,該方案性能良好,但難以達到輸出頻率覆蓋系數的要求,且電路復雜,不適于產生低頻信號。
方案三:采用直接數字頻率合成芯片AB9851,可以很方便地生成正弦波和脈沖波。DDS特別適合于生成頻率低、頻帶寬、頻率穩定性和準確度較高及波形復雜的場合。
脈沖波產生
方案一:由D/A轉換器產生占空比相應的電壓,將之與正弦信號進行比較就可得到所需占空比方波。但這種方法精度較差,難以達到2%的步進要求。
方案二:先把正弦波變換為鋸齒波或三角波,然后進行比較。這樣一來雖然可以提高精度,但電路復雜,成本高,調試也困難。
方案三:采用計數定時方法,先將正弦波變換為方波送入FPGA,再用它的上升沿觸發一計時電路,該電路在計時期間輸出為高電平,計時終止后輸出為低電平, 從而實現脈沖波的占空比步進可調，占空比由單片機傳輸給FPGA。此方案構成的兩模塊有影響，形成信號源不穩定。
方案四：在單片機MSP430的控制下，通過軟件編程直接在FPGA內部產生可控占空比脈沖波，實現比較容易，產生信號源十分穩定。
根據以上分析，選用如下方案：
(1)正弦波采用DDS芯片AD9851用動態生成程序的方法來實現。
(2)方波的產生方波由編程在FPGA內部生成。
信號源系統的原理框圖如圖所示：
圖1 系統總體框圖
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