【正文】 信 號 1 圖 3111 系統(tǒng)總體框圖 雙向低頻信號發(fā)生器的使用方法 雙向低頻信號發(fā)生器通過 320*240 彩色觸 摸屏作為人機界面調(diào)節(jié)兩路波形，波形幅度，波形頻率以及方波的占空比和正弦波的相位差。 控制及顯示界面選用的是 寸的 LCD 液晶顯示屏，及電子觸摸屏。按性能分成兩個不同的系列： STM32F103“增強型”系列和 STM32F101“基 圖 221 STM32 單片機 本型”系列。構(gòu)思框圖如下圖所示。模擬發(fā)生器利用模擬硬件來產(chǎn)生簡單的函數(shù)，并在需要指定頻率的靜態(tài)正弦波或方波時經(jīng)常使用。當(dāng)要求進行系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性測量時，需使用振幅、頻率已知的正弦信雙相低頻數(shù)字信號發(fā)生儀論文 3 號源。二進制碼就是一種數(shù)字信號。信號發(fā)生器作為一種通用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測控、通訊等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前信號發(fā)生器總的趨勢是向著寬頻率覆蓋、低功耗、高頻率精度、多功能、自動化和 智能化方向發(fā)展。 兩路信號輸出最大幅度不低于 ， 每路 幅度 單獨程控可調(diào)， 設(shè)置分辨率不低于 100mv； 本信號發(fā)生器既可實現(xiàn)產(chǎn)生低頻信號，也可實現(xiàn)產(chǎn)生高頻信號，產(chǎn)生的信號為特定頻率信號。所以本設(shè)計使用的是 STM32 單片機構(gòu)成的發(fā)生器，可產(chǎn)生三角波、方波、正弦波、鋸齒波，波形的頻率可用程序控制改變。低頻雙相函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計 摘 要 信號發(fā)生器是一種能產(chǎn)生模擬電壓波形的設(shè)備，這些波形能夠校驗電子電 路 的設(shè)計。此系統(tǒng)使用 STM32 內(nèi)部的 DAC 轉(zhuǎn)換器，節(jié)約空間和成本。 關(guān)鍵詞 ：信號發(fā)生器， STM32， DDS， 波形 雙相低頻數(shù)字信號發(fā)生儀論文 1 目 錄 第 1 章 緒 論………………………………………………………… 4 課題背景……………………………………………………… 4 數(shù)字信號發(fā)生器簡介………………………………………… 4 第 2 章 低頻信號發(fā)生器的方案研究 ……………………………… .5 方案的構(gòu)思與選擇…………………………………… ……… 5 方案的實現(xiàn)…………………………………………………… 5 第 3 章 硬件電路的設(shè)計 .....................................7 系統(tǒng)總體框圖及其結(jié)構(gòu)分析 ..........................7 系統(tǒng)框圖展示 .....................................7 雙向低頻信號發(fā)生器的使用方法 .....................7 硬件模塊展示與分析 .................................8 STM32 單片機模塊簡介 ..............................8 顯示及控制模塊 ...................................9 電源模塊 .........................................10 第 4 章 波形產(chǎn)生及其軟件設(shè)計 .............................11 軟件總體設(shè)計 ........................................11 波形產(chǎn)生 ............................................11 DDS數(shù)字法信號合成技術(shù) .............................11 矩形波 ............................................11 三角波 ............................................12 正弦波 ...........................................13 鋸齒波 ............................................14 結(jié) 論 .....................................................16 參考文獻 ...................................................17 附錄一 試驗完整程序 …………………………………………………… 18 附錄二 實驗成果展示 ………………………… ………………………… 38 雙相低頻數(shù)字信號發(fā)生儀論文 2 第 1 章 緒 論 課題背景 隨著電子測量及其他部門對各類信號發(fā)生器的廣泛需求及電子技術(shù)的迅速發(fā)展，促使信號發(fā)生器種類增多，性能提高。 在科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制、教學(xué)實驗、機械振動試驗、動態(tài)分析、材料試驗、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，常常需要用到低頻信號發(fā)生器。 但市面上能看到的儀器在頻率精度、帶寬、波形種類及程控方面都已不能滿足許 多方面實際應(yīng)用的需求。二進制碼受噪聲的影響小，易于有數(shù)字電路進行處理，所以得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)測試系統(tǒng)的瞬態(tài)特性時，又需使用前沿時間、脈沖寬度和重復(fù) 周期已知的矩形脈沖源。而數(shù)字函數(shù)發(fā)生器采用直接數(shù)字綜合 技術(shù)， DAC，數(shù)字信號處理。 圖 211 構(gòu)思框圖 方案的實現(xiàn) 根據(jù)雙向低頻信號發(fā)生器的功能需要，我們選用 stm32 單片機。增強型系列時鐘頻率達到 72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本 型時鐘頻率為 36MHz， 以 16位產(chǎn)品的價格得到比 16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是 16 位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。 采用 寸彩色液晶顯示屏作為人機交互界面既美觀，同時又能直接方便的調(diào)節(jié)對各通道各波形參數(shù)進行調(diào)節(jié)；在一種對外界完全隔離的環(huán)境下工作，不怕灰塵、水汽和油 污，能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境；可以用任何物體來觸摸，穩(wěn)定性較好；四層結(jié)構(gòu)造成其透光率較低；使用壽命相對較長；屏幕比較便宜；反應(yīng)靈敏度也較好。 如圖 3121 的顯示及控制界面圖，觸摸通道一下方的開（即打開通道一），點按通道區(qū)域波形處 ,即可改變波形（依次由三角波，正弦波，方波，鋸齒波進行循環(huán)調(diào)節(jié)）；在確定波 形以后，可點按通道一的頻率區(qū)進行 圖 3121 顯示及控制界 1000Hz~2020Hz 的頻率調(diào)節(jié)，其中每點按一次頻率區(qū)依次對頻率的千、百、十、個位進行上下調(diào)節(jié)（上下由調(diào)頻處的上下按鍵改變）；點按通道一的幅度區(qū)對幅度調(diào)節(jié)，每點 按一次幅度值增加 ；特別的對雙相低頻數(shù)字信號發(fā)生儀論文 7 于方波觸摸通道一的占空比處可改變方波的占空比大小 (由 1%~99%進行循環(huán) )，每點按一次增加 1%；同樣的方式對通道二各波形參數(shù)進行調(diào)節(jié)。在各通道，各參數(shù)都確定以后，觸摸左上方“輸出”按鍵，即可輸出所要求的波形。 664KB的 SRAM 存儲器。內(nèi)嵌出廠前調(diào)校的 8MHz RC振蕩電路。低功耗： 3種低功耗模式：休眠，停止，待機模式。支持的外設(shè)：定時器， ADC， DAC， SPI， IIC和 USART。 雙相低頻數(shù)字信號發(fā)生儀論文 8 2 通道 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換器： STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE 獨有。 2個 16 位的 6通道高級控制定時器：最多 6個通道可用于 PWM 輸出。 最多多達 13 個通信接口： 2個 IIC 接口（ SMBus/PMBus）。 USB 。 雙相低頻數(shù)字信號發(fā)生儀論文 9 電阻式觸摸屏基本上是薄膜加上玻璃的結(jié)構(gòu)，當(dāng)觸摸時，薄膜下層的 ITO會接觸到玻璃上層的 ITO，經(jīng)由感應(yīng)器傳出一個訊息，再從控制器送到計算機端，藉由驅(qū)動程序轉(zhuǎn)化到屏幕上的 X、 Y值，而完成點選的動作，并呈現(xiàn)在屏幕上。 當(dāng)主電源 VDD 掉電后，通過 VBAT 腳為實時時鐘 (RTC)和備份寄存器提供電源。 波形產(chǎn)生 DDS數(shù)字法信號合成技術(shù) DDS技術(shù) 是采用直接數(shù)字合成（ Direct Digital Synthesis）的方法實現(xiàn)信號產(chǎn)生。 DDS技術(shù)依賴數(shù)字控制的方法，利用單基準(zhǔn)時鐘頻率來實現(xiàn)一個模擬頻率源。 if(hazkb1) { ak47=4095。 三角波 .三角波與 鋸齒波 很相似， ,主要用在 CRT 作顯示器件的掃描電路中 .如示波器 ,顯像管 , 顯示器等 .CRT 是由許多點組成的 .要形成光柵就要有電子束轟擊這些發(fā)光點 .掃描電路分水平和垂直掃描兩種 .可以一行或一幀的對 CRT 進行掃描 .電子束從第一行或幀的一端開始掃到另一端 ,馬上返回掃第二行或第二幀， 鋸齒波 的特點是電壓漸漸增大 然后又逐漸降低 ，正好適合用于掃描電路中。 } if(i==0) { debug=debug2。 其一般形式為： f (t)=A sin(ωt+θ ) 式中， A 為振幅， ω 是角頻率， θ 為初相位。 if(no4095) { value=sin((no+xwc1)*2*PI/4096)*2048+2048。 } 鋸齒波 鋸齒波 ,同樣也 用 在 CRT 作顯示器件的掃描電路中 .如示波器 ,顯像管 ,顯示器等 .CRT 是由許多點組成的 .要形成光柵就要有電子束轟擊這些發(fā)光點 .掃描電路分水平和垂直掃描兩種 .可以一行或一幀的對 CRT 進行掃描 .電子束從第一行或幀的一端開始掃到另一端 ,馬上返回掃第二行或第二幀， 鋸齒波 的特點是電壓漸漸增大突然降到零， 同樣 適合用于掃描電路中。 } 雙相低頻數(shù)字信號發(fā)生儀論文 15 結(jié) 論 經(jīng)過各組員的共同努力和老師的悉心指導(dǎo)，我們最終完成了我們的作品。//占空比 1 u32 zkx1=99。 u8 zhan2[8]。//調(diào)頻位選擇 u8 tj2=0。 u32 fx2=25。//通道選擇 u16 ban=0。//頻率 u8 pin1[8]。//相位差 u32 xwx1=180。 u32 no=0,no2。 u32 zheng2_out(void)。 void x_out(void)。 void x2_out(void)。 //**********主函 數(shù) **********// int main(void) { DAC_RCC_Configuration()。 NVIC_Configuration()。 ili9320_Clear(Red)。 GUI_Line(10,105,315,105,Black)。 GUI_Line(10,225,315,225,Black)。 GUI_Line(215,195,215,225,Black)。 Putstr_color(36,78,波形 , 24, Black,Blue ,TRANSP )。 Putstr_color(11,198,調(diào)節(jié) , 24, Black,Blue ,TRANSP )。 Putstr_color(252,168,上 , 24, Black,Blue ,TRANSP )。 Putstr_color(124,18,通道一 , 24, Black,Yellow ,TRANSP )。 pin1[0]=0x31。 pin1[4]=39。 pin2[0]=0x31。 雙相低頻數(shù)字信號發(fā)生儀論文 19 pin2[4]=39。 while(1) { x=TPReadX()。 //*********通道 1*********// /*通道 1 選擇開關(guān) */ if(x120amp。y198amp。amp。amp。b++) { date[b]=0。amp。 tj2=0。x200amp。y105) { ma++。 if(x120amp。y48amp。 if(fx133) { fx1=1。.39。 fuzhi1[4]=0。x200amp。y132)//頻率 { tj++。amp。amp。amp。amp。 if(x252amp。y168amp。 } if(x282amp。y168amp。 } } if(tj==3) { Putstr_color(147,108, ,24,Red,Black, NORMAL)。amp。 if(pin1[2]0x39) pin1[2]=0x30。amp。 if(pin1[2]0x30) pin1[2]=0x39。x277amp。y193) { 雙相低頻數(shù)字信號發(fā)生儀論文 21 pin1[3]=pin1[3]+1。x306amp。y193) {