噪声发生器的设计与实现.docx

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噪声发生器的设计与实现

湖南人文科技学院

课程设计报告

课程名称：

DSP课程设计

设计题目：

噪声发生器的设计与实现

系别：

通信与控制工程系

专业：

电子信息工程

班级：

2005级电信本1班

学生姓名:

何广邓言斌

学号:

0540910105409122

起止日期:

2008年12月16日~2008年12月27日

指导教师:

候海良陈继中

教研室主任：

何广

指导教师评语：

指导教师签名：

年月日

成绩评定

项目

权重

成绩

1、设计过程中出勤、学习态度等方面

0.2

2、课程设计质量与答辩

0.5

3、设计报告书写及图纸规范程度

0.3

总成绩

教研室审核意见：

教研室主任签字：

年月日

教学系审核意见：

主任签字：

年月日

摘要

本作品使用DSP产生噪声信号，噪声信号的种类很多，其分布特性有正态分布、均匀分布，其类型有色噪声和白噪声等。

本例要求生产均匀分布在（-1，+1）之间的随机白噪声，噪声发生器配合谱仪使用，适合各种工程应用，尤其使用于测试电视功能，其能直接观察天线和有线电视装置及其组件的幅频特性。

因为噪声的频谱是权波段的，噪声发生器可用于测试同轴电缆、宽频带放大器、分路放大器、衰减补偿器、可调衰减器、分路带阻滤波器、分配器、天线插座等的幅频特性。

关键词：

DSP；噪声发生器

目录

设计要求1

1方案设计与比较论证1

1.1方案一1

1.2方案二2

1.3方案选择2

2单元模块设计3

2.1硬件设计3

2.2软件设计5

3系统测试及性能分析8

3.1硬件测试8

3.2软件测试8

3.3性能分析8

4操作说明8

心得体会与总结9

致谢10

参考文献11

附录12

A.设计原理图12

B.程序清单13

设计要求

本设计要求使用C语言产生噪声信号，要求噪声均匀分布在（-1，+1）之间。

1方案设计与比较论证

1.1方案一

随机噪声的产生和周期信号的产生不通，周期信号只要产生一个周期内的数据，然后循环输出，就可以实现；而随机噪声没有周期性。

因为DSP中存储的数据总是有限的，所以随机噪声不能使用查表法产生，只能使用计算方法产生。

随机噪声的计算方法比较复杂，可以采用种子（Seed）数据和系统时钟来实现，也可以采用大数运算取其结果来实现，DSP中只需要条用rand函数即可实现，方案如图1所示。

1.2方案二

方案二引入一个外部中断INT1，主程序通过查询P3.3的状态来进行时钟与跑表的切换，然后还设置了一个返回键，即P2.2口，相对与方案一来说，该方案的所用端口更少，总体设计思想上更为简单，但在显示程序上要比方案一复杂些，时钟与跑表是调用同一个实现程序，因此需要设置标志位，进而查询该标志位的状态来进行显示输出，方案如图2所示。

1.3方案选择

通过对比以上两种方案，并结合我们已有单片机板的连接电路，用方案一现设计要求更为简便，而且不必再做外围电路，因此，决定使用方案一来实现该课题要求。

2单元模块设计

2.1硬件设计

硬件设计中包括三大模块：

MCU主控模块、LED显示模块、按键开关模块。

2.1.1MCU主控模块

控制模块采用易购的AT89C52系列芯片，该芯片有40个引脚，相对与51系列来说，52系列则属于增强型，片内的ROM从4KB增加到8KB，片内的RAM从128KB增加到了256KB，定时器和中断源也都增加了一个。

其原理图如图3.所示。

2.1.2LED显示模块

该显示模块采用共阳7段LED显示器：

P0口输出段码数据，P2.4-P2.7口作为列扫描输出，并

外接电源驱动电路，其原理图如图4所示

2.1.3按键开关模块

其中包括两个子模块，一个是中断按键模块，就是一个中断按键，该键用来实现从时钟到秒表的切换，主程序通过不断查询该端口的状态而决定是否进入秒表功能。

其硬件原理图如图3.1.3

（1）所示。

另外一个则是秒表功能设置模块，也就是一个三位的拨码开关，当进入秒表功能时，来回拨动一次开关的按键3，就可以跳回到时钟显示，拨动按键1则跑表暂停，拨动按键2可使秒表清零，若再按中断键就可以重新跑秒。

其硬件原理图如图5所示。

2.2软件设计

2.2.1主程序

主程序主要检查是否有上位机的命令，在主程序中可以加入单片机系统自身的控制程序。

主程序流程图如图6所示。

图6主程序流程图

2.2.2初始化程序

初始化程序主要负责程序上电后的设置工作，主要功能是设置堆栈地址，串口通信为方式1，开启T2作波特率发生器，开串行中断，向上位机发版本信息及提示符等。

其流程图如图7所示。

图7初始化程序流程图

2.2.3串口接收/发送处理程序

串口中断服务程序负责接收和发送字符，在单片机接收上位机的命令符时，需对退格键、回车键惊醒判断并进行相应的处理，当接收完毕后置接收成功标志。

2.2.4命令获取子程序

命令获取子程序对接收到的字符命令进行比较、出错处理，并转入相应的命令功能执行程序。

2.2.5命令功能执行程序

软件设计中设置了9个命令功能，在实际应用中可根据需要设立，9个命令功能包括显示帮助信息功能，设置波特率功能，进入在线编程控制功能，对设备0开关功能，对设备1开关功能，对设备2开关功能，对设备3开关功能，对设备4开关功能及对设备5开关功能。

2.2.6进入在线编程控制程序

为了在应用系统工作时能进入在线编程模式，以便对应用系统进行在线程序修改或升级，程序设计中用APROM命令进入在系统编程模式。

3系统测试及性能分析

3.1硬件测试

硬件调试前先检查印制板及焊接的质量情况，在检查无误后可通电检查LED显示器的点亮情况。

若亮度不理想，可以调整P0口的电阻大小，一般情况下取200Ω电阻即可获得满意的亮度效果。

实验室制作时，可结合示波器测试晶振及P0、P2端口的波形情况进行综合硬件测试分析。

3.2软件测试

软件调试在KeilC51编译器下进行，源程序编译及仿真调试应分段或以子程序为单位逐个进行，然后就可结合硬件进行实时调试。

3.3性能分析

按照设计程序分析，LED显示器动态扫描的频率约为167Hz，实际使用观察时完全没有闪烁。

由于计时中断程序中加了中断延时误差处理，所以实现计时精度非常高，可满足多种场合的应用需要

4操作说明

接通电源后，选择单片机6个端口作为模拟设备操纵对象，可在微机上用DOS命令进行6个端口小灯的亮灭控制。

心得体会与总结

本次课程设计在大学期间还是第一次独立完成整个设计环节，从开始的焊接电路板、然后是查阅相关资料、修改程序、到调试成功、一直到最后的设计文档。

在这不到两个星期的时间里，我学会了很多东西。

一开始领到电路板时，根本不知道如何下手，经过很长时间对电路板的研究，才开始了电路板的焊接，由于在平时接触到焊接机会很少，所以当第一次焊接完整个电路板时，下载了一个检验程序，发现有两个数码管不亮，还有蜂鸣器也不发声，我通过查看电路图，使用万用表测量找出了正真原因，最后整个电路板的功能全部实现了，虽然我付出了很多时间，但我也在其中学到了很多关于电路板检验的技巧。

接下来的工作更为辛苦，由于要完成这样一个设计，对程序的理解要求很高，所以我也花了大部分时间放到理解程序上，首先是反复钻研课本，把书上的程序理解吃透，然后经过找了些资料，通过对别人的已有程序的研究，才把整个设计的整体方案定下来，然后自己通过收集一些资料，慢慢开始了写程序，其中我也参考了我们单片机课程设计指导书上的一些程序，也改动了些，自己也写了些程序。

在其中我也遇到了很多问题，不过指导老师，还有同学们都给了我很大的帮助，在整个设计中起了很重要的作用。

进过本次课程设计，不但加深了我对单片机这名课程的知识理解，更重要的是对我的动手能力有的一个很大的提高。

致谢

在这次课程设计中，侯海良老师、陈继中老师等给了我很大的帮助，他们不但在设计前期的电路板焊接上给了我很多有用的指导建议，同时在程序修改上给了我很大的帮助。

另外在课程设计中班上的同学同样给了我不少指导性建议，在此，向在课程设计中给与我帮助的老师和同学表示深深的感谢！

参考文献

[1]李绍胜,赵振涛编著.TMS320C5000系列开发应用技巧.中国电力出版社:

2007.8

[2]谭浩强著.C程序设计第二版.清华大学出版社:

1999.

[3]全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编.北京理工大学出版社：

2003.1

[4]彭介华主编.电子技术课程设计指导.高等教育出版社：

1996

[5]吴冬梅，张玉杰.DSP技术与应用.北京大学出版社:

2006

附录

A.设计原理图

B.程序清单