【正文】 07 電本 2 班 41 號 曾強 12 while ((U0LSR amp。 return (0)。 } bak |= 4。 if (0 != ) { = 1。 // 設置串口模式 bak = 5。 U0DLL = bak amp。 // DLAB=1 bak = (Fpclk 4) / baud。 if ( 4) return (0)。 if (( 5) || ( 8)) return (0)。 uint8 UART0_Init (uint32 baud, UARTMODE set) { uint32 bak。 // 停止位 1/2 uint8 parity。 } typedef struct UartMode { uint8 datab。 i50000。 z0。 }ARM 課程設計實訓報告 07 電本 2 班 41 號 曾強 11 void Delay (uint32 z) { uint32 i。 i100000。 dly0。 void DelayNS (uint32 dly) { uint32 i。 uint32 flag=0。 //方波點數(shù)組 uint16 juxing_table[1024]。 //三角全半波點數(shù)組 uint16 sinfull_table[1024]。 //鋸齒波點數(shù)組 uint16 triangle_table[1024]。 uint16 sin_table[1024]。939。839。739。639。539。439。339。239。139。039。}。,39。,39。,39。,39。//50%,0~2 uint8 disp_tab4[]={39。%39。039。539。}。,39。,39。,39。,39。,39。,39。 uint8 disp_tab2[]={39。h39。t39。d39。i39。W39。_39。e39。s39。l39。u39。P39。e39。v39。a39。w39。_39。f39。l39。a39。h39。n39。i39。s39。e39。v39。a39。w39。_39。l39。l39。u39。f39。n39。i39。s39。e39。v39。a39。w39。_39。g39。n39。i39。x39。u39。j39。e39。v39。a39。w39。_39。e39。r39。a39。u39。q39。s39。e39。v39。a39。w39。_39。e39。l39。g39。n39。a39。i39。r39。t39。e39。v39。a39。w39。_39。i39。h39。c39。u39。j39。e39。v39。a39。w39。_39。n39。i39。s39。y39。c39。n39。e39。u39。q39。e39。r39。F39。n39。o39。i39。t39。a39。c39。i39。f39。i39。l39。p39。m39。A39。 // 連接 KEY5 const uint32 KEY6 = 1 21。 // 連接 KEY3 const uint32 KEY4 = 1 19。 // 連接 KEY1 const uint32 KEY2 = 1 17。 本設計以LPC2138 為核心很好的完成了設計的要求，在設計中力求硬件電路的簡單，充分發(fā)揮軟件的編程的方便靈活的特點，并最大限度挖掘嵌入式系統(tǒng)內資源，來滿足系統(tǒng)設計要求。 ，這使產品產生的波形達到了很高的精度。主程序主 要起到一個導向和決策功能，決定什么時候 系統(tǒng)采取何種動作。 4 軟件設計 本系統(tǒng) 的軟件設計采用 C 語言，對 ARM7/LPC2138 進行編程實現(xiàn)各項功能。 具體結構如下： RCin out 圖 32 簡單濾波器 鍵盤模塊 鍵盤是直接與 ARM（ LPC2138）芯片的 P0 口 — 連接，通過 ARM 芯片對 — 輸入數(shù)據(jù)， 0 表示有效， 1 表示無效 [11]。 濾波器設計 由于我所設計的信號源的輸出頻率還不是很高，所以可以用簡單的低通濾波器就可以完成濾波的功能，因此我選擇使用 RC 低通濾波器。 頻率的控制 在輸出的信號數(shù)據(jù)的時間間隔一定時，當產生一個完整波形時所需要的點數(shù)發(fā)生變化時信號的周期就發(fā)生變化，這樣它的頻率就相應的變化。 幅度的控制 在設計中，為了能使波形在示波器中顯示，這樣就要設定好波形的幅度，在設計時我把波形的幅度控制在 1024 之內，才能很好的顯示波形。 方波的產生 在設計中，方波的產生由大小不同的兩個信號數(shù)據(jù)交替輸出形成，每個信號數(shù)據(jù)輸出的時間長短根據(jù)所要點信號頻率來決定。 將數(shù)據(jù)存儲到控制芯片 LPC2138 的 RAM 當中，根據(jù)所要的頻率來取得信號數(shù)據(jù)的多少，點數(shù)多少的計算如下： N=T/2t[7] （ 32） 其中， N 表示點數(shù)， T 表示所要產生的波形信號的周期， t 表示定時器的時間長短 . 從 RAM 中 取得點數(shù)的間隔為 : M=1023/N[8] （ 33） 其中 M 表示在 RAM 中的表格取得點數(shù)的間隔 .根據(jù)不同的間隔的大小決定產生一個完整的波形信號所要的數(shù)據(jù)多少不同 . 設計中要求信號的最高產生的頻率為 50KHZ, 根據(jù)奈奎斯特定理，采樣的頻率最少要為所要信號的頻率的兩倍， 但是為了更好的保證信號的完整輸出，我們至少要讓它采樣 10 個點才能輸出完整波形，就要求采樣的頻率為他的 10 倍即 500KHZ,采樣時間的大小為 2us，這剛好滿足了 LPC2138 控制芯片上的集成 D/A 轉換器最高轉換時間為 1us 的限制。波形的信號數(shù)據(jù)采用了函數(shù)計算的方法來取得： Y=sin(N)[7] （ 31） 其中， N 表示所要取得的點數(shù)的多少。 顯示模塊 波形直接在示波器上顯示，波形的中間調試參數(shù)在上位機 EasyARM2138 上顯示，這樣節(jié)省了外部顯示模塊的擴展，使得硬件電路更加的簡便。 鍵盤模塊 用 LPC2138 開發(fā)板上自身帶有的鍵盤得到鍵值，通過中斷服務程序將鍵盤信息傳給控制芯片。因此采用方案二。其優(yōu)點是具有不用電感，體積小，重量輕等優(yōu)點；缺點是其集成運放的帶寬有限，電路的工作頻率有限難以做得很高。 濾波電路 方案一： 利用運放芯片 TL082 構成的有源二階巴爾沃基濾波器 [6]，它的頻率范圍可以達到 1MHZ，遠遠高于我們所要的達到的最高頻率，而且可以同時提高輸出電壓的穩(wěn)定性即帶載能 力。 方案二： 在存儲芯片 RAM 中保存由軟件實時產生的波形點數(shù)，通過所取的點數(shù)的不同來決定發(fā)生的波形的頻率。 綜上所述，采用方案（二）雖然增加了軟件的難度，延遲了波形的輸出時間，但是可以不用外加硬件拓展，節(jié)省了成本。 1V，因此必須對輸入信號進行預處理，這樣在增加硬件的同時，又加大了設計的難度。模 擬乘法器 AD835 的－ 3dB 截止頻率為 250MHz，能夠滿足題目的要求。而方案四集中了上述三個方案的各個優(yōu)點，因此采用方案四來實現(xiàn)波形信號的產生。 PLL 方案和 DDS 方案都能實現(xiàn) 1kHz～ 10MHz 的穩(wěn)定的信號輸出，且能達到 100Hz 頻率步進，但是 PLL 的動態(tài)特性卻很差，在頻率改變時，環(huán)路從不穩(wěn)定到穩(wěn)定的過程有時間延遲。并且電容、電阻參數(shù)隨溫度等其他因素的影響，頻率穩(wěn)定度以及電路的穩(wěn)定度都較低，實現(xiàn)也較復雜，不予采納。 方案四ARM 課程設計實訓報告 07 電本 2 班 41 號 曾強 2 基于計算的數(shù)字頻率合成 [4] 利用函數(shù)將波形的點數(shù)保存在芯片的 RAM 中，根據(jù)所要的波形的頻率計算出它的周期 ,經計算得到在定時器定時時間固定的前提下 產生一個完整的波形所需要的輸出的點數(shù) ,這樣數(shù)據(jù)指針可以根據(jù)點數(shù)的數(shù)量來進行移動 ,得到頻率準確、切換快速的信號。 方案三： 直接數(shù)字頻率合成（ DDS） [3] DDS 是一種純數(shù)字化方法。一般來說 PLL 的頻率輸出范圍相當大，足以實現(xiàn) 1kHz－ 10MHZ 的正弦輸出。 如果在環(huán)路中加上分頻系數(shù)可程控的分頻器，即可獲得頻率程控的信號。鎖相環(huán)由參考信號源、鑒相器、低通濾波器、壓控振蕩器幾個部分組成。為了達到數(shù)控的目的，可用高精度 DAC 來輸出電壓以控制正弦波的頻率。它是電壓控制頻率的集成芯片，失真度很低。 1 系統(tǒng)設計任務與要求 任務 設計一個多功能信號發(fā)生器 要求 （ 1）能夠產生正弦波、方波和三角波 、三角半波、三角全半波、矩形波 （頻率范圍 1HZ~10KHZ） （ 2） 幅度可調為 0～ ，步進 ，矩形波占空比可調 （ 3） 實現(xiàn)波形間的切換 （ 4）實現(xiàn)上位機 EasyARM 軟件信息實時顯示 2 方案論證及選擇 信號產生部分 方案一： 使用集成函數(shù)發(fā)生器芯片 ICL8038。 在實際應用中，低頻信號發(fā)生器用來產生 1HZ 一 1MHZ 的低頻信號，這種信號發(fā)主器在電 子線路與系統(tǒng)的設計、測試和維修中的應用最為廣泛。在分析電子線路時，常常需要了解輸出信號與輸入信號之間的關系，為此常信號發(fā)生器產生一個信號來激勵系統(tǒng)，以便觀察、分析它對激勵信號的反映。ARM 課程設計實訓報告 07 電本 2 班 41 號 曾強 ARM 課 程 設 計 實 訓 報 告 設計項目： 基于 LPC2138 開發(fā)板的信號源設計 指導老師： 涂二生 李建華 院 系： 物理與機電工程學院 班 級： 07 電子信息工程本科 2 班 學 號： 2020050441 姓 名： 曾 強 實訓時間： 2020524 至 2020528 ARM 課程設計實訓報告 07 電本 2 班 41 號 曾強 基 于 ARM 的多功能信號源設計 摘 要 本設計主要研究和設計基于 ARM（ LPC2138）嵌入式系統(tǒng)的多功能數(shù)字信號發(fā)生器，采用數(shù)值計算合成和 D/A 轉換模塊來完成，可產生輸出頻率及幅度可調，頻率范圍為 1HZ～ 10KHZ 的正弦波、方波、三角波 、三角全半波、三角半波、可調占空比的矩形波、矩形波 ，具有信號頻率、波形、幅度變化容易，硬件簡單可靠等特點 ,除此之外，本系統(tǒng)結合了上位機通信軟件 EasyARM的顯示功能，在 DOS 窗口中顯示出當前各種調節(jié)波形的幅度、占空比和頻率值，其值會隨著實時調節(jié)發(fā)生變化，增加了應用程序的可 視化和易讀性。 關鍵詞 ： ARM 數(shù)字頻率合成 低通濾波器 信號發(fā)生器 Abstract The design of the main research based on ARM (LPC2138) embedded multifunction digital signal generator system, which consists of the numerical synthesis and D / A converter module .The design can generate adjustable frequency and amplitude of the