信息與通信基于DSP信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、銅陵學(xué)院畢業(yè)論文學(xué) 號(hào) 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)） 課 題： 基于dsp信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 系 別： 電氣工程系 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 二0一二 年 六 月- 25 -目 錄插圖清單ii摘 要iiiabstractiv第一章 緒論11.1 工程背景11.2 信號(hào)發(fā)生器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)11.3 主要工作和內(nèi)容安排2第二章 總體方案的分析和設(shè)計(jì)22.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)要求22.2 dsp信號(hào)發(fā)生器的總體構(gòu)成22.3 dsp芯片的選型3第三章 硬件設(shè)計(jì)43.1硬件組成43.2電源電路和晶振電路的設(shè)計(jì)43.2.1電源電路43.2.2晶振電路63.3 復(fù)位電路73.4數(shù)模轉(zhuǎn)換部分設(shè)計(jì)73.5 lcd

2、顯示電路的設(shè)計(jì)83.6 鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)8第四章 軟件設(shè)計(jì)114.1軟件設(shè)計(jì)總體說(shuō)明114.1.1 dsp處理主程序114.1.2 鍵盤(pán)處理子程序124.1.3 lcd顯示子程序134.2正弦波的設(shè)計(jì)144.3方波的設(shè)計(jì)184.4三角波的設(shè)計(jì)21第五章 總結(jié)25致 謝26參考文獻(xiàn)27插圖清單圖2-1總設(shè)計(jì)原理框圖.3圖3-1信號(hào)發(fā)生器硬件結(jié)構(gòu).4圖3-2 內(nèi)部靜電保護(hù)電路圖.5圖3-3 產(chǎn)生3.3v的電源電路.5圖3-4 產(chǎn)生1.6v的電源電路.6圖3-5 晶振電路圖.6圖3-6 復(fù)位電路.7圖3-7 dsp芯片與d/a芯片的硬件電路連接圖.8圖3-8 顯示電路原理圖.9圖3-9 矩陣鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)電

3、路.9圖4-1 主函數(shù)流程圖.12圖4-2（a）外部中斷流程圖.13圖4-2（b）外部中斷執(zhí)行順序.13圖4-3 lcd初始化程序.14圖4-4 正弦波算法流程圖.15圖4-5 正弦波流程圖.16圖4-6 正弦波調(diào)試程序.18圖4-7 方波流程圖.19圖4-8 方波調(diào)試程序.21圖4-9 三角波流程圖.22圖4-10 三角波調(diào)試程序.24基于dsp信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)摘 要 信號(hào)發(fā)生器是控制系統(tǒng)的重要組成部分，也是工業(yè)自動(dòng)化不可或缺的基礎(chǔ)技術(shù)，在許多高科技領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。其在電子設(shè)計(jì)與測(cè)試、仿真、通信工程起著很重要的作用，具有廣泛的應(yīng)用，大大加速了設(shè)計(jì)和測(cè)試電子的工作效率，在電子技術(shù)和信號(hào)

4、仿真應(yīng)用方面起著很重要的作用。 本文首先介紹了信號(hào)發(fā)生器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，提出了基于dsp的信號(hào)發(fā)生器總體設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)介紹了硬軟件的設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理模塊、人機(jī)接口模塊、d/a轉(zhuǎn)換模塊等組成。遵循自頂向下設(shè)計(jì)原理，完成了各模塊的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)。軟件系統(tǒng)由主程序和功能子程序組成，通過(guò)ccs仿真調(diào)試程序，輸出正弦、方波、三角波三種信號(hào)，可用于測(cè)試數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的性能并具有良好的人機(jī)接口，操作人員可通過(guò)矩陣式鍵盤(pán)設(shè)定三種波形的參數(shù)，同時(shí)在lcd液晶顯示器上觀察輸出。關(guān)鍵詞: 信號(hào)發(fā)生器； 人機(jī)接口； d/a轉(zhuǎn)換； ccsabstract the signal generator i

5、s an important part of the control system, but also an indispensable foundation of industrial automation technology, in many high-tech fields have a very wide range of applications.in the electronic design and test, simulation, communication engineering plays a very important role, and has a wide ap

6、plication, which greatly accelerated the design and testing of electronic work efficiency, in electronics and signal simulation application plays a very important role. this paper first introduces the signal generator of the current research situation and development trend, then it puts forward the

7、overall hardware and software design of the dsp-based signal generator. the hardware system consists of data processing module, interface module, the d/a conversion module. following the design principle, completed the module design and the system of the cascade. the software system consists of main

8、 program and subroutine composition function, through ccs simulation debugging procedures, sine, square wave, triangle wave signal three, can be used to test the digital simulation system and the performance of the system and has a good man-machine interface, the operator can through the keyboard ma

9、trix and set three kinds of waveform parameters, at the same time in the lcd liquid crystal display observation of output.key words: signal generator; man-machine conversation interface; d/a transform; ccs第一章 緒論1.1 工程背景隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，信號(hào)發(fā)生器作為工業(yè)產(chǎn)品特別是電力、電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和研制領(lǐng)域中最重要的測(cè)試設(shè)備之一，也是工業(yè)自動(dòng)化中不可或缺的基礎(chǔ)技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于控制和通

10、信領(lǐng)域，如工業(yè)控制、教學(xué)與科研、醫(yī)學(xué)研究、制造模擬試驗(yàn)、傳感仿真等。在教學(xué)與科研中，通常選擇幾種典型的信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，如三角、方波、正弦信號(hào)等，來(lái)測(cè)試控制系統(tǒng)和電子電路的性能和參數(shù)。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與研究中，多通道任意信號(hào)發(fā)生器也日益成為系統(tǒng)的調(diào)試和研發(fā)中不可缺少的工具，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在生物醫(yī)學(xué)中，醫(yī)學(xué)模擬人作為一種復(fù)雜的、計(jì)算機(jī)控制的模擬儀器，在醫(yī)學(xué)救助與訓(xùn)練中起著十分重要作用。其中心臟模擬人為醫(yī)護(hù)人員提供訓(xùn)練儀器，而如何產(chǎn)生適當(dāng)?shù)男碾娦盘?hào)則是心臟模擬人的關(guān)鍵技術(shù)之一。在通信、控制和等儀器儀表領(lǐng)域的信號(hào)系統(tǒng)中，經(jīng)常要使用到正弦波以及其他波形發(fā)生器。1.2 信號(hào)發(fā)生器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)信號(hào)

11、發(fā)生器在通信、控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它主要用作激勵(lì)信號(hào)源。近十年來(lái)，數(shù)字量信號(hào)發(fā)生器逐漸成為信號(hào)發(fā)生器的主流,數(shù)字量信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展十分迅速，與此同時(shí)所使用到的設(shè)計(jì)方法也很多。信號(hào)發(fā)生器起初是使用單片機(jī)等處理器對(duì)程序進(jìn)行控制，并依靠指令執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)波形信號(hào)的輸出。隨著函數(shù)發(fā)生器芯片的出現(xiàn)，利用單片機(jī)技術(shù)和一些精密函數(shù)發(fā)生電路構(gòu)成的信號(hào)發(fā)生器可完成對(duì)信號(hào)的頻率偏差的自動(dòng)調(diào)整，可以產(chǎn)生高穩(wěn)定性、高精度的低頻波形信號(hào)，可以基本滿足一些需要高精度數(shù)字信號(hào)的場(chǎng)合。其它一些甚至只需要利用一些特定芯片，外接很少的電容和電阻等元件，便可以產(chǎn)生精確的正弦波、方波，三角波及脈沖等多種波形。虛擬儀器是以計(jì)算機(jī)軟件

12、為核心，結(jié)合相應(yīng)的硬件設(shè)備的測(cè)試系統(tǒng)代表了未來(lái)測(cè)試儀器的發(fā)展方向，人們可以在友好的人機(jī)界面環(huán)境中輕松地進(jìn)行各種復(fù)雜的操作。信號(hào)發(fā)生器可作為虛擬儀器的一種模塊實(shí)現(xiàn)，用戶可以通過(guò)圖形界面編輯波形，向屏幕輸出演示，或者通過(guò)卡口機(jī)向外輸出波形。它的優(yōu)點(diǎn)是有很好的人機(jī)交互界面，編輯與增刪波形很方便，波形種類(lèi)、個(gè)數(shù)都無(wú)限制，但攜帶不便，需配備pc機(jī)，價(jià)格昂貴，使用環(huán)境受較多因素制約。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，很多新型的高速處理器例如dsp、16位單片機(jī)被廣泛地應(yīng)用于控制系統(tǒng)之當(dāng)中，這些器件的優(yōu)點(diǎn)是處理速度快、可靠性好、集成度高；與此同時(shí)一些先進(jìn)的智能控制算法也被應(yīng)用到實(shí)際的系統(tǒng)中。隨著控制理論

13、和集成電路的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)中更多的功能將由軟件束來(lái)實(shí)現(xiàn)，這將是數(shù)字量信號(hào)發(fā)生器目前的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。1.3 主要工作和內(nèi)容安排本文主要以ti公司的tms320c5402芯片為控制核心，分別從硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)等方面對(duì)基于dsp的信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行了深入的研究。本人所完成的主要工作如下。分析tms320c5402系列dsp的原理和protel99se的使用方法。制定dsp信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和各部分的主要器件。根據(jù)dsp信號(hào)發(fā)生器的硬軟件設(shè)計(jì)方案完成了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和整個(gè)系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)，形成了整個(gè)dsp信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)。本論文各章具體安排如下：第一章 緒論。主要簡(jiǎn)述了本設(shè)計(jì)

14、的工程背景，對(duì)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行了概述，簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前dsp信號(hào)發(fā)生器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，講述了本文主要工作和內(nèi)容安排。第二章 總體方案的設(shè)計(jì)與分析。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)及性能要求，從原理出發(fā)，確定了dsp信號(hào)發(fā)生器硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖，闡述了基于dsp信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，詳細(xì)討論了dsp芯片的選型及所選型號(hào)的性能。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。在第二章的基礎(chǔ)上詳細(xì)分析硬件電路各部分的設(shè)計(jì)原理，把整個(gè)硬件設(shè)計(jì)分為電源電路和晶振電路部分、復(fù)位電路部分、d/a轉(zhuǎn)換部分、鍵盤(pán)電路等部分進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，確定系統(tǒng)的主函數(shù)流程，分別介紹了dsp處理主程序、鍵盤(pán)處理子程序、

15、lcd顯示子程序、數(shù)字量波形的實(shí)現(xiàn)。最后，對(duì)本文所做的工作進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)，并對(duì)此次論文中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)致謝。第二章 總體方案的分析和設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)要求 本次設(shè)計(jì)一個(gè)dsp信號(hào)發(fā)生器，通過(guò)軟硬件實(shí)現(xiàn)了正弦波，方波，三角波的設(shè)計(jì)。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器集波形參數(shù)選擇、波形產(chǎn)生、數(shù)據(jù)傳輸、波形可視化等功能于一體。它既可產(chǎn)生16位數(shù)字量信號(hào)直接測(cè)試數(shù)字系統(tǒng)的性能，也可通過(guò)d/a轉(zhuǎn)換把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)以測(cè)試模擬系統(tǒng)的性能。掌握基于tms320c5402 dsp芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。從軟硬件兩個(gè)方面更加深刻的了解信號(hào)發(fā)生器的工作原理。2.2 dsp信號(hào)發(fā)生器的總體構(gòu)成 信號(hào)發(fā)生

16、器總體設(shè)計(jì)原理框圖如圖2-1所示。圖2-1總設(shè)計(jì)原理框圖 用戶首先通過(guò)鍵盤(pán)輸入波形參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了波形的選擇和頻率相位的設(shè)定，通過(guò)鍵盤(pán)和dsp的接口將波形參數(shù)送往dsp進(jìn)行處理。dsp獲取信息之后，從ram中提取相應(yīng)地?cái)?shù)據(jù)信息，進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果送往da轉(zhuǎn)化輸出部分。由于dsp所處理的數(shù)據(jù)電平標(biāo)準(zhǔn)與da轉(zhuǎn)換器的電平標(biāo)準(zhǔn)不一致，進(jìn)行轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)送入鎖存器，經(jīng)da轉(zhuǎn)換成模擬量數(shù)據(jù)后輸出。lcd顯示部分的鎖存器先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出部分的結(jié)果鎖存，當(dāng)用戶開(kāi)啟lcd顯示器后即可觀察到所選擇的波形。2.3 dsp芯片的選型 本次設(shè)計(jì)所選用的芯片是tms320c5402 。由于其低廉的價(jià)格、低功耗和高性能等特點(diǎn)

17、而被廣泛應(yīng)用于通信和個(gè)人消費(fèi)電子領(lǐng)域。它是ti公司在1996年推出的定點(diǎn)dsp芯片,使用先進(jìn)的修正哈佛結(jié)構(gòu)和8總線結(jié)構(gòu),使處理器性能得到了很大提高。其片內(nèi)集成了一個(gè)具有高度并行性的算術(shù)邏輯單元、片內(nèi)外設(shè)和片內(nèi)存儲(chǔ)器等幾部分。獨(dú)立的程序和結(jié)構(gòu)總線,還允許訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,實(shí)現(xiàn)并行操作。芯片還可以在數(shù)據(jù)總線和程序總線之間傳遞數(shù)據(jù),以便處理器在一個(gè)單一的周期也可以執(zhí)行乘法累加操作、位移操作、邏輯、算術(shù)運(yùn)算和訪問(wèn)數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器的強(qiáng)大功能。此外,芯片支持匯編語(yǔ)言和c語(yǔ)言混合編程、靈活的尋址方式和高效的流水線操作使得其適合高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1硬件組成本系統(tǒng)由tms320c5

18、402 dsp芯片配以適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，很好的完成了要求的功能。它主要由dsp主控制器，輸出d/a通道和獨(dú)立鍵盤(pán)等幾個(gè)主要部分組成?；赿sp的信號(hào)發(fā)生器的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。圖3-1信號(hào)發(fā)生器硬件結(jié)構(gòu)3.2電源電路和晶振電路的設(shè)計(jì)3.2.1電源電路一個(gè)完整的dsp系統(tǒng)通常是由數(shù)字信號(hào)處理芯片和其他相應(yīng)的外圍芯片組成的，下面描述本次設(shè)計(jì)中所用到的電源電路。1.電源電路的使用說(shuō)明tms320vc5402 dsp芯片采用低電壓設(shè)計(jì)，并且使用雙電源供電，即內(nèi)核電源cvdd和i/o電源dvdd。i/o電源采用3.3v電源供電，而內(nèi)核電源采用1.6v供電，降低內(nèi)核電源的目的是為了降低功耗。由于tms

19、320vc5402 dsp芯片采用雙電源供電，所以在使用時(shí)需要考慮它們的加電次序。在理想情況下，dsp芯片上的兩個(gè)電源應(yīng)該同時(shí)加電，但在有些場(chǎng)合很難做到。若不能做到同時(shí)加電，應(yīng)先對(duì)dvdd加電，然后再對(duì)cvdd加電，同時(shí)要求dvdd電壓不超過(guò)cvdd電壓2v。這個(gè)加電次序主要依賴于芯片內(nèi)部靜電保護(hù)電路。內(nèi)部保護(hù)電路如圖3-2所示： 圖3-2 內(nèi)部靜電保護(hù)電路圖由圖可以看出，dvdd電壓不超過(guò)cvdd電壓2v，即用4個(gè)二極管降壓，而cvdd電壓不超過(guò)dvdd電壓0.5 v，即一個(gè)二極管降壓，否則可能損壞芯片。圖3-3是產(chǎn)生3.3v的電源電路圖3-3 產(chǎn)生3.3v的電源電路這個(gè)是產(chǎn)生3.3v電壓的

20、電路圖，考慮大部分?jǐn)?shù)字系統(tǒng)使用的電源是5v，圖中vcc采用5v電壓。通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生3.3v電壓。圖3-4是產(chǎn)生1.6v電壓的電路：圖3-4 產(chǎn)生1.6v的電源電路這個(gè)是產(chǎn)生1.6v電壓的電路圖，和產(chǎn)生3.3v電壓的電路相同，在考慮大部分?jǐn)?shù)字系統(tǒng)使用的電源是5v的情況下，圖中vcc采用5v電壓。再通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)生1.6v電壓。3.2.2晶振電路振蕩器是用來(lái)將直流電源能量轉(zhuǎn)換為一定波形的交變振蕩信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換電路。利用石英晶體的壓電效應(yīng)可以做成晶體諧振器。石英晶振的固有頻率十分穩(wěn)定，它的溫度系數(shù)（溫度變化1°c所引起的固有頻率相對(duì)變化量）在10-6以下。另外，石英晶振的振動(dòng)具有多諧

21、性，即除了基頻振動(dòng)以外，還可利用其泛音振動(dòng)。前者稱基頻晶體，后者稱泛音晶體。在工作頻率較高的晶體振蕩器中，多采用泛音晶體振蕩電路。在泛音晶振電路中，為了保證振蕩器能準(zhǔn)確地振蕩在所需要的奇次泛音上，不但必須有效的抑制掉基頻和低次泛音上的寄生振蕩，而且必須正確的調(diào)節(jié)電路的環(huán)路增益，使其在工作泛音頻率上略大于1，滿足起振條件。而在更高的泛音頻率上都小于1，不滿足起振條件。本次設(shè)計(jì)所用的晶振電路如圖3-5所示：圖3-5晶振電路圖3.3 復(fù)位電路 在s2不閉合的情況下，為高電平，dsp處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)按一下reset鍵后，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，tms320c5402的就有產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)

22、復(fù)位。圖3-6 復(fù)位電路3.4數(shù)模轉(zhuǎn)換部分設(shè)計(jì)d/a轉(zhuǎn)換器采用tlv5619，它是基于并行12位單電源d/a轉(zhuǎn)換器。器件在為低電平時(shí)被選中，可以實(shí)現(xiàn)12位數(shù)據(jù)的雙緩沖和單緩沖兩種方式。采用雙緩沖方式時(shí)，輸入數(shù)據(jù)在的上升沿寄存于輸入寄存器，的低電平被鎖存至dac鎖存器，并刷新dac轉(zhuǎn)換器，更新輸出。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙緩沖，控制具有負(fù)載特性的dac，必須在的上升沿唄驅(qū)動(dòng)為低電平。采用單緩沖方式時(shí)，始終保持低電平，使dac鎖存器處于直通方式，的上升沿鎖存數(shù)據(jù)，并且刷新dac轉(zhuǎn)換器，更新輸出結(jié)果。tlv5619與tms320vc5402的連接方式如下所示。除了dsp和dac芯片外，還需要一片74ac13

23、8作為電路的地址譯碼器。dac采用單緩沖方式，占用dsp芯片的資源為0x0084h。圖3-7 dsp芯片與d/a芯片的硬件電路連接圖3.5 lcd顯示電路的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)所用的lcd顯示器為lcm320240，它是由北京青云公司生產(chǎn)的320x240點(diǎn)陣lcd模塊。支持4/8位6800/8080mpu接口，提供中英文文字對(duì)齊功能，內(nèi)含7602個(gè)簡(jiǎn)體中文字型，內(nèi)建粗體寧形與行距設(shè)定，工作電源(3.3v)與dsp兼容。本次論文設(shè)計(jì)采用的是6800時(shí)序，8位數(shù)據(jù)并行方式。圖3-8為顯示電路原理圖。3.6 鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì) 通過(guò)鍵盤(pán)可選擇波形的形式，可輸入不同的參數(shù)或數(shù)字而得到不同的輸出結(jié)果。此系統(tǒng)的鍵盤(pán)

24、采用矩陣式鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)，如圖3-9所示。圖3-8 顯示電路原理圖圖 3-9 矩陣鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)電路 采用行反轉(zhuǎn)法檢測(cè)是否有鍵被按下。其原理如下說(shuō)明。第一步，檢測(cè)當(dāng)前是否有鍵被按下。檢測(cè)的方法是輸出全“0”信號(hào)到所有的列線上，然后讀取所有行線的狀態(tài)，若所有行線全為“1”，則無(wú)鍵閉合，否則有鍵閉合。第二步，去除按鍵抖動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。第三步，首先檢測(cè)第1列l(wèi)1是否有鍵被按下。首先，輸出端口輸出0111，使第一列為0。若第1列沒(méi)有任何按鍵被按下，則輸入端口讀到的值為1111。若第1列第1行的按鍵被按下，則輸入端口讀到的值為0111。若第1列第2行的按鍵被按下，則輸入端口

25、讀到的值為1011。若第1列第3行的按鍵被按下，則輸入端口讀到的值為1101。若第1列第4行的按鍵被按下，則輸入端口讀到的值為1110。綜合上述說(shuō)明可知，只要測(cè)試出哪只輸入腳為0，就可以知道是哪一個(gè)按鍵被按下。習(xí)慣上，第1列第1行的按鍵被編上00h的位置碼，第1列第2行的按鍵被編上01h的位置碼，第1列第3行的按鍵被編上02h的位置碼。依此類(lèi)推。第四步，首先檢測(cè)第2列l(wèi)2是否有鍵被按下。首先，由輸出端口輸出1011，使第2列成為0.檢測(cè)的方法與第1列的檢測(cè)方法相似。第五步，檢測(cè)其他各列是否有按鍵被按下檢測(cè)的方法與第1列及第2列相似，只是輸出端口的輸出值需加以改變。第六步，判斷閉合鍵是否釋放，如

26、沒(méi)釋放則繼續(xù)等待。第七步，依據(jù)計(jì)算得到的鍵值，轉(zhuǎn)向相應(yīng)程序。第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)總體說(shuō)明本次設(shè)計(jì)要想完成系統(tǒng)要求的功能，光有硬件不行，必須進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)采用自頂而下的模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，采用c語(yǔ)言完成。整個(gè)軟件系統(tǒng)由主程序和功能子程序構(gòu)成，子程序包括鍵盤(pán)處理子程序，顯示子程序，波形產(chǎn)生子程序及相關(guān)算法子程序等。4.1.1 dsp處理主程序 系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)字量波形的總體流程如下，先通過(guò)鍵盤(pán)選擇波形的形式（正弦、三角、方波波形），每次鍵盤(pán)輸入的參數(shù)或數(shù)字都在lcd顯示器上有相應(yīng)的顯示。當(dāng)所有的參數(shù)都設(shè)定完，按確定按鍵后，dsp進(jìn)行波形處理，程序計(jì)算出定時(shí)初值，輸出波形 系統(tǒng)工

27、作之前，必須對(duì)dsp芯片以及片內(nèi)外設(shè)等進(jìn)行初始化設(shè)置。系統(tǒng)的主函數(shù)初始化包括外部中斷初始化、定時(shí)器中斷初始化、i/o口初始化、lcd顯示器初始化等。主函數(shù)處理流程如圖4-1所示。系統(tǒng)主函數(shù)流程圖如圖4-1所示，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化、i/o口設(shè)置為輸出方式、開(kāi)外部中斷、判斷是否有鍵被按下，當(dāng)這幾項(xiàng)設(shè)置完成后系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)等待（不斷判斷是否有鍵被按下），當(dāng)有外部中斷時(shí)跳入外部中斷處理子函數(shù)；外部中斷處理子函數(shù)把波形的所有參數(shù)處理保存后，波形標(biāo)志位賦1。當(dāng)波形標(biāo)志位為1時(shí)，進(jìn)入波形參數(shù)處理部分。圖4-1 主函數(shù)流程圖4.1.2 鍵盤(pán)處理子程序 當(dāng)有外部中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，為了能夠讓主程序找到外部中斷入口，在t

28、ms320c5402的中斷向量表中定義如下：ex_intb _c_ex_int；在子程序中，外部中斷處理函數(shù)如下：interrupt void c_ex_int ( ) 程序代碼當(dāng)程序跳入外部中斷處理子函數(shù)中，如圖4-2(a)流程圖是外部中斷子函數(shù)要完成的任務(wù)。進(jìn)入外部中斷處理子函數(shù)后首先是關(guān)閉所有的中斷，包括外部中斷和定時(shí)器中斷，防止中斷再次出現(xiàn)時(shí)cpu處理中斷請(qǐng)求。當(dāng)有外部中斷指令產(chǎn)生時(shí)，程序?qū)⑻胪獠恐袛嗵幚碜映绦驅(qū)嵭兄袛啵獠恐袛嗔鞒虉D如圖4-2(a)。在設(shè)置不同的參數(shù)時(shí)，需要進(jìn)行多次中斷處理操作。如圖4-2(b)所示，此流程圖是描述鍵盤(pán)執(zhí)行中斷的總體框圖。鍵盤(pán)執(zhí)行總體過(guò)程如下，首先選

29、擇正弦波、方波、三角波等，然后再輸入不同的參數(shù)并將其保存。例如當(dāng)選擇正弦波形模式時(shí)，需要輸入相應(yīng)的幅值、中心點(diǎn)、周期等參數(shù)后跳出中斷，等待進(jìn)入下一步的波形處理部分。圖4-2（a）外部中斷流程圖 圖4-2（b）外部中斷執(zhí)行順序4.1.3 lcd顯示子程序按鍵值被按鍵處理子函數(shù)正確識(shí)別之后，在lcd上做出相應(yīng)的顯示，讓用戶能夠直接看到按鍵輸入的值。而在lcd工作之前，需要先對(duì)lcd進(jìn)行初始化處理。如圖4-3，初始化中l(wèi)cd的延時(shí)部分很多，占用的執(zhí)行時(shí)間也很長(zhǎng)。程序處理時(shí)為了更好的節(jié)省程序處理時(shí)間，在系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)就對(duì)lcd進(jìn)行了初始化。圖4-3 lcd初始化流程圖4.2正弦波的設(shè)計(jì) 通常有兩種方法可以

30、產(chǎn)生正弦波，分別為查表法和泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法。查表法是通過(guò)查表的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦波，查表法的精度受表的影響較大，表越大精度也越高，但存儲(chǔ)量也越大，主要用于對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合。泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法是根據(jù)泰勒展開(kāi)式進(jìn)行計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)正弦信號(hào)，它能精確地計(jì)算出一個(gè)角度的正弦和余弦值，且只需要較小的存儲(chǔ)空間。產(chǎn)生正弦波的算法正弦函數(shù)和余弦函數(shù)可以展開(kāi)成泰勒級(jí)數(shù)，取泰勒級(jí)數(shù)的前五項(xiàng)，得近似計(jì)算式：遞推公式：sin(nx) = 2cos(x)sin(n-1)x-sin(n-2)x cos(nx) = 2cos(x)sin(n-1)x-cos(n-2)x 由遞推公式可以看出，在計(jì)算正弦和余弦值時(shí),需要已知cos(x)、s

31、in(n-1)x、sin(n-2)x和cos(n-2)x。 正弦波可以看成有無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)組成，這些點(diǎn)與x軸的每個(gè)角度值相對(duì)應(yīng)，同時(shí)利用dsp可大量重復(fù)計(jì)算的優(yōu)勢(shì)來(lái)計(jì)算出x軸每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的y值，然后通過(guò)d/a轉(zhuǎn)換模塊輸出連續(xù)的正弦波模擬信號(hào)。其算法流程圖如圖4-4所示。圖4-4正弦波算法流程圖產(chǎn)生正弦波的流程圖如圖4-5所示圖4-5產(chǎn)生正弦波的流程圖程序清單如下所示import unsigned int port1000，port1001，port1002； #define dac0 port1000#define dac1 port1001#define ldac port1002unsigned

32、char code sin_num= 0,1,2.256main()unsigned int uda0，uda1，i； for(；) uda0=0；uda1=0； for(i=0；i<=289；i+)dac0=uda0；dac1=uda1；ldac=0x1f；uda0=cosni； uda1=cosni； 正弦波程序調(diào)試圖如圖4-6所示圖4-6正弦波調(diào)試程序 由圖4-6可知此正弦波程序調(diào)試沒(méi)有錯(cuò)誤，將上述程序?qū)雝ms320c5402芯片，通過(guò)鍵盤(pán)輸入不同的參數(shù)再結(jié)合相應(yīng)的外圍電路，通過(guò)ccs仿真軟件即可得到相應(yīng)的正弦波信號(hào)。4.3方波的設(shè)計(jì)產(chǎn)生方波流程如圖4-7所示，在初始化程序中關(guān)閉

33、了所有的中斷，從而可以避免對(duì)輸出波形產(chǎn)生影響，同時(shí)允許d/a輸出，然后輸出方波的高電平，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)，接著輸出方波的低電平，也經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)，一個(gè)方波就形成了，程序繼續(xù)循環(huán)，就能夠產(chǎn)生連續(xù)的方波波形。圖4-7方波流程圖程序清單如下所示import unsigned int port1000；port1001；port1002；#define dac0 port1000#define dac1 port1001#define ldac port1002main()unsigned int uda0，uda1，i； for(；) uda0=256；uda1=256； for(i=0；i&

34、lt;=255；i+)dac0=uda0； dac1=uda1；ldac=0x1f；uda0=255-0；uda1=255-0； uda0=0；uda1=0； for(i=0；i<=255；i+)dac0=uda0；dac1=uda1；ldac=0x1f；uda0=0-0； uda1=0-0； 方波程序調(diào)試如圖4-8所示圖4-8方波程序調(diào)試 由圖4-8可知此方波波程序調(diào)試沒(méi)有錯(cuò)誤，將上述程序?qū)雝ms320c5402芯片，通過(guò)鍵盤(pán)輸入不同的參數(shù)再結(jié)合相應(yīng)的外圍電路，通過(guò)ccs仿真軟件即可得到相應(yīng)的方波信號(hào)。4.4三角波的設(shè)計(jì) 產(chǎn)生三角波的流程如圖4-9所示，在初始化程序中關(guān)閉了所有的中斷

35、，從而可以避免對(duì)輸出波形產(chǎn)生影響，同時(shí)允許d/a輸出，然后輸出三角波的上升沿，即輸出三角波形的值逐漸增大的那一部分，如果三角波的上升沿的值達(dá)到最大，接著輸出三角波的下降沿部分，直到三角波的下降沿的值達(dá)到最小，程序循環(huán)就能產(chǎn)生三角波。圖4-9產(chǎn)生三角波的流程圖程序清單如下所示：import unsigned int port100，port1001，port1002；#define dac0 port1000#define dac1 port1001#define ldac port1002main()unsigned int uda0，uda1，i； for(；) uda0=0；uda1=0；

36、 for(i=0；i<=256；i+)dac0=uda0； dac1=uda1； ldac=0x1f； uda0=i；uda1=i；uda0=256；uda1=256； for(i=0；i<=256；i+)dac0=uda0；dac1=uda1；ldac=0x1f；uda0=256-i； uda1=256-i； 三角波程序調(diào)試如圖4-10所示圖4-10三角波程序調(diào)試圖 由圖4-10可知此三角波程序調(diào)試沒(méi)有錯(cuò)誤，將上述程序?qū)雝ms320c5402芯片，通過(guò)鍵盤(pán)輸入不同的參數(shù)再結(jié)合相應(yīng)的外圍電路，通過(guò)ccs仿真軟件即可得到相應(yīng)的三角波信號(hào)。第五章 總結(jié)在本次論文設(shè)計(jì)中雖然遇到了許多未知問(wèn)題，但通過(guò)查閱資料和同學(xué)的探討和交流下，都逐一解決了。并在過(guò)程中