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基于stm32的信號發生器設計說明.doc

'基于stm32的信號發生器設計說明.doc'
?課程設計報告 設計課題: 信號發生器 專業班級: 姓 名: 學 號:_ 信號發生器一.實驗概述本系統以低功耗單片機stm32為主控器件,分為微控制器、FPGA、DA轉換器、功率放大等模塊,實現了一個能產生任意波形的波形發生器。本設計利用單片機生成各種波形的數據,將數據傳輸給RAM存儲器,通過后級的DA轉換器實現波形的產生。系統采用觸摸屏方式輸入波形參數和手繪波形,頻率1HZ步進可調,峰-峰值可在0到10V之間任意調節。電路設計條理清晰,人機交互界面友好,控制方便,很好地完成了題目的所有基本和發揮要求。二.實驗要求與目的實驗要求: 設計簡易函數信號發生器系統實驗目的: 掌握應用嵌入式系統生成函數信號的方法三.實驗容與實驗設備實驗容: a) 設計程控放大器電路b) 設計嵌入式系統電路及程序,實現信號發生器基本功能,可以產生三種標準波形:正玄波、三角波和方波;c) 編寫嵌入式系統程序,實現函數信號發生器功能,可以對標準波形設計頻率、周期、最大值、最小值、峰峰值、偏移量和方波占空比。d) 編寫嵌入式系統程序,實現隨機信號發生器功能,輸出在手寫板上描繪的波形。e) 編寫嵌入式系統程序,實現通訊功能,可以通過RS232接口設置輸出信號。實驗設備:a) 示波器、信號發生器、萬用表b) STC單片機開發板、C8051F開發板、STM32開發板實驗器件: STM32F103ZET6、ADUC7026四.方案比較1.1 波形生成方案 方案一:采用鎖相式頻率合成方案 這種方案利用鎖相環將壓控振蕩器VCO的輸出頻率鎖定在所需頻率上。這種方案具有很好的窄帶跟蹤特性,很好的選擇所需頻率。但由于模擬方法合成的正弦波參數(如:幅度,頻率,相位)都很難被控制,難以滿足實現任意波形的要求。方案二:采用STM32單片機生成波形,由于是軟件濾波,所以不會有寄生的高次諧波分量,生成的波形比較純凈。它的特點是價格低、性能高,在低頻圍穩定性好、操作方便、體積小、耗電少。經比較,方案二既可滿足課程設計的基本要求又能充分發揮其優勢,電路簡單,易控制,性價比高,所以采用該方案1.2 任意波形的生成原理 方案一:觸摸屏繪制波形 以觸摸屏作為操作界面,用戶可在觸摸屏上輸入波形參數及繪制波形。此方法操作簡易,并且可繪制任意波形,但是對編程者要求較高,故選擇相對簡單的用鍵盤輸入數據。方案二:用鍵盤輸入數據采用鍵盤輸入,這是最基本的方法。優點是輸入值精確。但用戶自定義輸入時無法自由輸入想要的特殊波形,而且輸入數據繁瑣,操作麻煩,由于實現相對簡單,故本實驗采用該方案。五.系統設計分析(A)硬件部分STM32液晶屏D/A運放示波器鍵盤輸入控制(B) 微控制器軟件實現: 微控制器主要用于完成數據的采集,顯示以及處理,生成各種波形數據,本系統采樣256個數據,采用8位DA轉換器,因此RAM地址位設置為8位,數據位設置為8位。微控制器先進行數據收集處理,生成各種波形的歸一化數據,然后存儲在256位的數組里,根據幅值要求乘以相應的系數,最終生成可以存放在RAM里的數據。 本系統采用12位DA轉換器,最大輸出電壓為5Vpp,功率放大為2倍,所以系統最大的輸出電壓可以達到10Vpp,可計算出最小電壓分辨率為:電壓分辨率:K=10/4096(V)主流程初始化液晶顯示鍵盤輸入處理判斷波形方波正弦波三角波鋸齒波中斷返回定時中斷開始(A) 是波形發生器的主流圖,由系統初始化和人機交互模塊組成,其中液晶顯示子模塊和鍵盤輸入處理子模塊占用單片機主要處理時間,單片機反復運行該模塊程序人機交互模塊相當于系統的監控程序;(B)是定時中斷服務流程圖,波形發生模塊放置在定時中斷服務程序中,系統每隔一定時間,產生一個定時中斷,暫停主流程運行,轉到定時中斷服務程序起始處,執行波形發生模塊,該模塊輸出一個樣值后,結束此次中斷服務,返回主流程斷點處繼續運行。反復多次定時中斷服務,從而完成波形生成。(C)鍵盤輸入處理子模塊在具體實現時,鍵值識別部分作為主程序,鍵功能處理部分作為子程序,它們之間的關系是主程序調用子程序。鍵盤的工作過程:(1)掃描鍵盤,獲得列掃描碼和行狀態碼,從而確定被按下的按鍵的鍵值;(2)根據鍵值,通過散轉表,跳轉到相應的鍵功能處理部分;(3)進入鍵處理部分,完成鍵功能;(4)完成一次鍵輸入工作。通過鍵盤對單片機系統進行設置,每按一次鍵,鍵盤都會有上述的處理過程,每次僅能完成一個鍵功能。在實際設置波形參數時,一個參數需要多個鍵功能來實現,那么相應的鍵盤也要多次完成鍵值識別,跳轉鍵處理的工作過程。(D)函數參數設置(1)正弦波歸一化數據生成函數 S(t)=sin(t) /(2K) (2)三角波歸一化數據生成函數T(t)=t/(63 *2K) (t<64) T(t)=(127-t)/(63 *2K) (64<t<128)T(t)=(t-128)/(63 *2K) (128<t<192)T(t)=(255-t)/(63 *2K) (192<t<256)(3)方波歸一化數據生成函數 根據電壓分辨率可以得出方波歸一化數據生成函數為: F(t)= 1/(2k) (0<t<128) F(t)= - 1/(2k) (128<t<256)(4)5次諧波數據的生成函數 W(t)=a*sin(t)+ b*sin(2t+m)+ c*sin(3t+n)+d* sin(4t+p)+ e*sin(5t+q) 此函數要求幅值和相位參數:a.b.c.d.e.m.n.p.q (5)正弦波、方波、三角波線性組合波數據生成函數 D(t)=a*S(t)+ b*F(t+m)+ c*T(t+n)(E)實驗參考程序/*----------------------------------------------------------------------------* 功 能 :STM32 DAC 數模轉換(正弦波/矩形波/三角波)輸出實驗 * 說 明 :按 SW5 輸出正弦波 / 按 SW4 輸出矩形波 / 按 SW3 輸出三角波, 輸出端口 PA4 *----------------------------------------------------------------------------*/#include #include // STM32F10x Library De。省略部分。形的幅度測量 測試數據見下表:條件:頻率為100Hz。 表2 波形幅測量預置峰峰值/v 方波/v正弦波/v三角波/v0.1\\\0.20.220.260.320.50.510.540.5611.011.051.122.002.082.155.015.025.081010.010.010.1結果分析總結: 1從表中可以看出頻率可以實現1HZ步進可調,而且精度比較高。2從表中我們可以看出,幅度可調,步進為0.1V。但輸出峰峰值為0.1V時效果不佳,無法測量。當峰峰值大于0.5V時精度比較高。袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈
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stm32 發生器 信號 stm 32 基于 設計說明
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