【正文】 毫無(wú)疑問(wèn)，數(shù)字信號(hào)處理 (Digital Signal Processing, DSP)技術(shù)的飛速發(fā)展極大地提高了人們對(duì)模擬世界的把握能力。從計(jì)算機(jī)到移動(dòng)電話，從家用娛樂(lè)使用的 VCD, HDTV、多媒體 電腦 到軍用雷達(dá)、醫(yī)用 CT 儀器等設(shè)備，無(wú)不由各種各樣的電子系統(tǒng)組成。 調(diào)試流程 ................................... 36 167。 把 DSP 程序轉(zhuǎn)化成單片機(jī)程序 ..................... 35 167。 單片機(jī)程序設(shè)計(jì) ................................. 27 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 第 6 章 系統(tǒng)調(diào)試及測(cè)試 .................................. 29 167。 DDS 的特點(diǎn) ...................................... 25 第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................... 27 167。 DDS 算法簡(jiǎn)介 .................................... 24 167。 RS232 通信原理 ............................. 21 167。 串口描述 ....................................... 19 167。 89C51 的主要性能高如下 ..................... 16 167。 主機(jī)接口 ....................................... 13 第 3 章 音頻信號(hào)發(fā)生器的外設(shè) ............................ 16 167。 C54x 的引腳 功能 ............................. 8 167。 DSP 芯片 ......................................... 7 167。 DSK5402 開(kāi)發(fā)板硬件結(jié)構(gòu) ...................... 4 167。 本系統(tǒng)的方案 .................................... 3 167。 關(guān)鍵詞 :音頻信號(hào)發(fā)生器，正弦波 ， DSP ， DDS 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II AUDIO SIGNAL GENERATOR BASED ON TMS320C5402 DESIGN AND LMPLEMENTATION ABSTRACT This design uses TMS320C5402 of DSP chip as a data processor, STC89C51 as a controller to guide and control the DSP chip. use TMS320C5402 as a data processor, STC89C51 as a controller to guide and control the DSP chip. Synthesis of direct sequence (DDS) technology, DSP, a signal generator, can generate the specified frequency (audio range) of the sine wave, square wave signal. Synthesis of direct sequence (DDS) technology, DSP, a signal generator, can generate the specified frequency (audio range) of the sine wave, square wave signal. The design of the main sine wave audio signal generator, the system by the DDS module, microprocessor control module, voice prompt, the output operational amplifier module, D/A converter module, rate control module. Highspeed directsequence synthesis (DDS) technique, D/A and other technology, can generate any frequency sinusoidal signal and a variety of analog and digital modulation signal. Wide frequency range of the system, step small, magnitude and frequency with high accuracy. KEY WORDS： Signal generator， Sine tonic train signal, DSP ,DDS 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 前 言 ................................................... 1 第 1 章 系統(tǒng)描述 ......................................... 3 167。本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)正弦音頻信號(hào)發(fā)生器，該系統(tǒng)由 DDS 模塊、單片機(jī)控制模塊、語(yǔ)音提示、輸出運(yùn)算放大模 塊、 D/A 轉(zhuǎn)換模塊、幅度控制模塊組成。采用直接數(shù)字合成（ DDS）技術(shù)，在 DSP 上建立一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，可產(chǎn)生指定頻率（音頻范圍）的正弦波、方波等信號(hào) 。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 基于 DSP 的音頻信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 摘 要 本課題介紹了基于 DSP 芯片 TMS320C5402 實(shí)現(xiàn)正弦信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。使用 TMS320C5402 作為數(shù)據(jù)處理器， AT89C51 作為控制器引導(dǎo)并控制 DSP 芯片。 該信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的正弦波波形清晰、穩(wěn)定性好，調(diào)頻、調(diào)幅功能均由軟件實(shí)現(xiàn)。這里介紹一種采用 DSP 實(shí)現(xiàn)的正弦信號(hào)發(fā)生器，其調(diào)幅、調(diào)頻功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，而且有較好的可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性，與計(jì)算機(jī)接口方便。 系統(tǒng)方案選擇 .................................... 3 167。 方案系統(tǒng)框圖 ................................ 3 167。 DSK5402 系統(tǒng)概述 ............................ 6 第 2 章 音頻信號(hào)發(fā)生器的硬件描述 ......................... 7 167。 DSP 芯片特點(diǎn) ................................ 7 167。 串行口 MCBSP.................................... 12 167。 89C51 芯 片的描述 ............................... 16 167。 89C51 的引腳及說(shuō)明 ......................... 17 167。 RS232 接口電路 ............................. 19 167。 聲卡 ........................................... 21 第 4 章 音頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)的算法 ........................ 24 167。 步長(zhǎng)計(jì)算查表 ................................... 25 167。 DSP 程序設(shè)計(jì) .................................... 27 167。 DSP 程序編寫(xiě) .................................... 29 167。 程序調(diào)試 ....................................... 36 167。 系統(tǒng)的調(diào)試 ................................. 37 結(jié) 論 .................................................. 39 參考文獻(xiàn) ................................................ 40 致 謝 .................................................. 42 外文資料翻譯 ........................................... 43 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 隨著 21 世紀(jì)的到來(lái)，人類跨入了信息 網(wǎng)絡(luò) 時(shí)代。在這些電子系統(tǒng)中，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用比比皆是?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)是這個(gè)時(shí)代核心的技術(shù)之一。信號(hào)是信息的載體，所謂信息是指人類對(duì)外界事物的感知，而信號(hào)處理是指將信號(hào)從一種形式變成另一種形式，比如將信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)等。同時(shí)，隨著信息化進(jìn)程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)以及信號(hào)處理理論與方 法的迅速發(fā)展，需要的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也提出了更高要求。 用 DSP 實(shí)現(xiàn)的正弦信號(hào)發(fā)生器，其調(diào)幅、調(diào)頻功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，而且有較好的可擴(kuò)展性、穩(wěn)定性，與計(jì)算機(jī)接口方便。DSP 芯片采用的是 TI 公司性價(jià)比良好的 TSM320C5402。 標(biāo)準(zhǔn)掃描邏輯電路與能訪問(wèn)片內(nèi)所有資源的內(nèi)部掃描電路相連，因而 C5402芯片能用其與專用仿真引腳來(lái)完成在線仿真。它是 12 位的并行數(shù)字接口芯片。 用 DSP 設(shè)計(jì)的正弦信號(hào)發(fā)生器電路簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，誤差在萬(wàn)分之一以內(nèi)，產(chǎn)生的波形失真度較小，而且還有進(jìn)一步拓展功能，如產(chǎn)生三角波信號(hào)、方 波信號(hào)、直流信號(hào)、調(diào)制本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 信號(hào)等，從而使其能應(yīng)用到更加廣泛的領(lǐng)域中。 DDS 具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，一塊 DDS 芯片中主要包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計(jì)算器三個(gè)部分。 DDS 芯片輸出的一般是數(shù)字化的正弦 波，因此還需經(jīng)過(guò)高速 D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器才能得到一個(gè)可用的模擬頻率信號(hào)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 1章 系統(tǒng)描述 167。由于信號(hào)發(fā)生器的普遍性和廣泛性，因此它的種類繁多。 總體設(shè)計(jì)方案： 方案一：使用傳統(tǒng)的模擬電路做正弦波信號(hào)發(fā)生器，根 LC 震蕩電路過(guò)分立元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，該方案的電路簡(jiǎn)單，所用的電路元件較少，但分辨率低，難以控制，在頻率較高時(shí)難以調(diào)整，而且分立元件的噪聲和分布電容問(wèn)題不容易解決。 方案二：使用 FPGA 構(gòu)造 DDS。但是編程工作量大，由于這次設(shè)計(jì)準(zhǔn)備的 CPLD 門(mén)數(shù)不夠可能得不到較高質(zhì)量的信號(hào)。 方案三：采用 DSP 芯片 TMS320C5402 實(shí)現(xiàn)正弦信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)正弦音頻信號(hào)發(fā)生器，該系統(tǒng)由 DDS模塊、單片機(jī)控制模塊、語(yǔ)音提示、輸出運(yùn)算放大模塊、 D/A 轉(zhuǎn)換模塊、幅度控制模塊組成。我們采用了這個(gè)方案。 本系統(tǒng)的方案 167。 （ 2） RS232 通用串口，可以與 PC 機(jī)、 DSP，以及其它串行接口設(shè)備進(jìn)行連接傳送數(shù)據(jù)。 （ 4） DSP 要處理來(lái)自 RS232 和發(fā)向 AIC23 發(fā)送的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到采集信息和傳送聲音信號(hào)的目的。用于語(yǔ)音處理，系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大。 DSK5402 開(kāi)發(fā)板硬件 結(jié) 構(gòu) 開(kāi)發(fā)板硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 12 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 12 開(kāi)發(fā)板硬件結(jié)構(gòu) 開(kāi)發(fā)板的硬件結(jié)構(gòu)本次只用到 串口、聲卡、 51 單片機(jī)、 DSP 芯片、揚(yáng)聲器。 開(kāi)發(fā)板的特點(diǎn)： （ 1） 采用 16 位定點(diǎn) DSP TMS320VC5402（ 100M） ，方便個(gè)人數(shù)字助理 、語(yǔ)音處理 (例如 VoIP)、 靜態(tài)圖象 （例如指紋識(shí)別） 、網(wǎng)絡(luò)安全 、 DSP 語(yǔ)音處理教學(xué)、 TMS320C5000 開(kāi)發(fā)原型等。 （ 5） 外擴(kuò)以太網(wǎng) 10M 接口，兼容 NE2020。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 （ 7） 外擴(kuò) 1 路 RS232 接口 。 （ 9） 標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口，方便調(diào)試。 DSK5402 系統(tǒng)概述 DSK5402 系統(tǒng)主要分為兩部分，分別為 DSK5402 的硬件系統(tǒng)和相應(yīng)的測(cè)試軟件。 相應(yīng)的測(cè)試軟件包括以下幾部分： DSP 對(duì)片外 SRAM 操作示例 , DSP 對(duì)片內(nèi)外設(shè)定時(shí)器 0 操作示例 , DSP 對(duì)片內(nèi)外設(shè) MCBSP 的操作示例 , 外部中斷擴(kuò)展示例 , LED 燈閃示例 , TCP/IP 協(xié)議棧示例 。 DSP 芯片 在本次設(shè)計(jì)中主要用的硬件設(shè)備是 DSP 芯片。諾伊