本体系以MSP430为操控中心规划并制造一个正弦波和脉冲波信号源。本 试验分为四大模块，分别是键盘扫描模块，正弦波发生模块，脉冲波发生模块和液晶显现模块。正弦发生部分选用DDS芯片AD9851发生频率可控的正弦波,在实践测验中得之从AD9851输出的正弦波幅值会随频率改动，最终通过软件编程显着减少了幅值差错。脉冲发生部分选用Verilog编程在FPGA内部发生占空比可调的脉冲波，处理了由将正弦波变成方波再送FPGA发生脉冲波的不安稳性。本体系作业牢靠安稳，较好地完结了根本部分和发挥部分的要求。
一. 整体计划
本体系要求在给定±15V电源电压条件下规划出一个能发生正波和脉冲波的信号源。信号频率为20Hz~20kHz,频率能程控步进调整(步长为5Hz),脉冲波的占空比在2%~98%之间能程控步进调整(步长2%)，两路信号均要求幅值在100mv到3V步进可调(步长为100mv)，要求功能杰出(频率稳度高,非线性失真小等)，计划考虑如下：
正弦波发生
计划一：选用单片函数信号发生器(如8038),8038可一起发生正弦波。脉冲波,办法简略易行,用D/A转换器的输出来改动调制电压,可以完结数控调整频率,但步长难以满足要求,且频率安稳度不高。
计划二:选用锁相式频率组成器,使用锁相环,将压控振荡器(vco)的输出频率锁定在所需频率上,该计划功能杰出,但难以达到输出频率掩盖系数的要求,且电路杂乱,不适于发生低频信号。
计划三:选用直接数字频率组成芯片AB9851,可以很方便地生成正弦波和脉冲波。DDS特别适合于生成频率低、频带宽、频率安稳性和准确度较高及波形杂乱的场合。
脉冲波发生
计划一:由D/A转换器发生占空比相应的电压,将之与正弦信号进行比较就可得到所需占空比方波。但这种办法精度较差,难以达到2%的步进要求。
计划二:先把正弦波变换为锯齿波或三角波,然后进行比较。这样一来尽管可以进步精度,但电路杂乱,本钱高,调试也困难。
计划三:选用计数守时办法,先将正弦波变换为方波送入FPGA,再用它的上升沿触发一计时电路,该电路在计时期间输出为高电平,计时停止后输出为低电平, 然后完结脉冲波的占空比步进可调，占空比由单片机传输给FPGA。此计划构成的两模块有影响，构成信号源不安稳。
计划四：在单片机MSP430的操控下，通过软件编程直接在FPGA内部发生可控占空比脉冲波，完结比较简略，发生信号源非常安稳。
依据以上剖析，选用如下计划：
(1)正弦波选用DDS芯片AD9851用动态生成程序的办法来完结。
(2)方波的发生方波由编程在FPGA内部生成。
信号源体系的原理框图如图所示：
图1 体系整体框图
二. 体系规划
2.1 硬件规划
2.1.1 正弦波发生电路
DDS单片频率组成器AD9851的ROM中已预先存入正弦函数表，其起伏按二进制分辨率量化,其相位一个周期360o按2∏/232的分辨率建立相位取样点。然后存入ROM相应地址中。作业时，用单片机送入频率码。输入选用并行方法，8位一个字节，分5次输入，其间32位是频率码，另8位中的5位是初始相伴操控码，3位是掉电操控码。改动读取ROM的数目，即可改动输出频率。
输出频率的一般表达式为 fout=kfc/232
式中，k为频率码，是个32位的二进制数。fc为体系时钟频率，即25MHz。
频率改动规模为20Hz~20kHz，周期改动规模为50ms~50us。时钟周期Tc=0.04us.当输出频率最高，即fomax=20 kHz,则Tomin=50us，
步进宽度为： △T=Tomin&TImes;2%=50&TImes;2%=1us
图2
2.1.2 正弦波幅值可调电路
选用16位串行DA器材DAC8831来完结正弦波的起伏步进。将DDS生成的正弦波接到DAC8831的基准输入端，通过单片机调整DA输入数字量，然后完结正弦波100mv的步进和幅值预置。
图3
2.1.3 脉冲波构成电路
在单片机的操控下通过verilog编程在FPGA内部发生可控脉冲波。
图4
2.1.4 脉冲波幅值步进调整电路：
本部分选用16串行DA器材DAC8831，接口简略，且精度较高。电路图与图3-2相同。
2.2 软件规划
2.2.1 根本思路
单片机操控AD9851发生频率和相位都可控的正弦波，频率量由键盘设定，步进量为5Hz，AD9851频率分辨率为0.006985Hz，彻底可以满足要求。正弦信号送入DAC8831的基准输入端，单片机操控DA的数字量调理其幅值，设置按键调整幅值可完结100mv的步进。在单片机的操控下编程在FPGA内部发生占空比可调的脉冲波，单片机向FPGA送入占空比值和频率值，FPGA通过计数值然后改动输出脉冲波的占空比和频率，设置按键调整占空比和幅值。正弦信号送入DAC8831的基准输入端，单片机操控DA的数字量调理其幅值，设置按键调整幅值可完结100mv的步进。
2.2.2 软件流程图
图5 软件流程图
三、测验成果与剖析
3.1 正弦波测验成果
表一：
图6
3.2 脉冲波测验成果
表二：
图7
3.3 相对差错计算
表三：
图8
3.4 差错剖析
(1)DAC8831的量化差错 DAC8831为16串行输入的D/A转化器，会引进必定的差错。
(2)因为条件有限，选用手艺焊接电路影响了整个电路的布局与走线，然后引进了必定的噪声与搅扰。
四、总结
在完结此项项目过程中，很快完结了关于发生可控的正弦波并在液晶上显现的根本要求与发挥部分，DDS芯片AD9851发生频率可控的正弦波,在实践测验中得之从AD9851输出的正弦波幅值会随频率改动，最终通过软件编程显着减少了幅值差错。要害部分就在于发生占空比可控的脉冲波，起先的思路是由AD9851发生的正弦波通过滞回比较器生成方波送到FPGA发生可控的脉冲波，但最终发生的脉冲波频率与正弦波频率不对应且影响正弦波的安稳度，两个模块之间有影响，最终评论改动计划，在MSP430送入操控信号的条件下在FPGA内部发生可控的脉冲波，成果很抱负，根本达到了试验要求和发挥的部分。
