基于MSP430单片机的信号发生器设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着现代科技的不断发展，信号发生器作为一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备，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。随着通信和雷达技术的发展，信号发生器从定性分析的测试仪器发展为定量分析的测量仪器。其中正弦波信号发生器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；频率与功率可调的信号发生器更在工业、农业、生物医学等领域发挥着诸如高频感应加热，熔炼，核磁共振成像等作用。

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，采用函数调用，中断，放大电路等，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。

2. 课题关键问题和重难点

本次设计的重点是硬件和外围电路的设计，要保证功能的健全首要硬件的完整。硬件中基本芯片，PCB开发板，分立元件的采购是否符合设计要求。外围电路的电路结构和优化，基于模拟电子电路和数字电路的知识有待完善。难点是软件程序的编写，软件要保证功能的实现，要与硬件相配，在能够实现功能的基础上还有精简程序。

一般而言，软件部分的优化可以节省硬件的成本,需对MSP430系列单片机有一定程度的掌握。熟悉内部各个部件和模块的基本功能，了解D/A转换器的原理，选择合适的D/A转换器以获得高精度的波形信号，LCD液晶显示的控制，键盘键位的功能定义，波形信号发生程序的编写，以及各电路模块之间的数据传输以及初始化。合适的方案选择也尤为重要，控制部分采用的芯片种类关系到成本高低，是否易于调试。专用芯片功能多，体积小，但成本高，功能存在浪费。

3. 国内外研究现状（文献综述）

信号发生器随着科技的发展，其特征参数也逐渐要求完全可控，电路结构形式也不断向着智能化、软件化、可编程化的方向发展，不同设计原理实现的方法大相径庭。实现方法通常有以下几种：

（1）用分立元件组合放大器制作的函数发生器，原理是先输出正弦波再通过波形变换产生其他波形信号，若需要改变波形信号的频率、幅值、占空比等参数需要改变分立元件参数才可以实现，结构虽然简单但是不够灵活，一旦设计成功，参数更改需要动电路。且通常是单函数发生器，频率精准度不高，信号不稳定，不易调试。

（2）用晶体管、运放ic等通用器件制作的信号发生器。通常采用专门的函数信号发生器ic产生各种波形信号。早期的函数信号发生器ic如l8038、ba205、xr2207/2209，其功能较少，精度低，频率上限低，高频率信号无法产生，尤其调节方式不够灵活，频率和占空比相互影响，无法单独调节。

4. 研究方案

本课题基本功能为基本MSP430单片机设计出可输出三种波形，包括正弦波，三角波，方波的信号发生器，并可通过按键进行波形切换。在实现基本功能的前提下争取实现LCD液晶可显示波形种类及参数，并努力实现波形频率，幅值等参数可调的波形输出。

采用单片机为控制核心，通过键盘扫描，获得波形参数的输入信号，然后将信号传输给显示电路，根据参数设定定时器的时间间隔，当定时器中断到来，进入中断服务程序，将选择波形的幅值信息发送给D/A转换器输出，从而得到相应设定参数的正弦波、三角波、方波等信号，且输出的波形信号可以通过外接运放以按键形式进行调节。

5. 工作计划

第1-2 周：开题报告的撰写：检索与阅读相关专业文献，写出文献综述，调整为规定格式，在指导老师纠正和指导下，修改开题报告并按时提交。

第3-4 周：根据毕设主题及内容，进行信号发生器的基本理论知识学习，并对芯片和外围电路收集信息和比较种类价格等参数，完成基本元件的采购。

第5-6周：根据查阅的资料及选购的元件，考虑方案并完成基本的论文提纲。