利用PWMDAC輸出線調(diào)頻波形設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn).doc

一、 摘要 S3C2410處理器擁有：獨(dú)立的16KB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND閃存控制器，3路UART，4路DMA，4路帶PWM的Timer ，I/O口，RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC-BUS 接口，IIS-BUS 接口，2個(gè)USB主機(jī)，1個(gè)USB設(shè)備，SD主機(jī)和MMC接口，2路SPI。本實(shí)驗(yàn)是基于S3C2410綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)利用PWM DAC單個(gè)電壓值輸出以及實(shí)現(xiàn)輸出波形線性調(diào)頻。通過按鍵實(shí)現(xiàn)改變PWM的占空比實(shí)現(xiàn)單個(gè)電壓輸出變化；通過控制程序?qū)崿F(xiàn)DAC的線性調(diào)頻波形輸出。用示波器觀察輸出波形，測量峰值電壓。用頻譜儀測量線性調(diào)頻譜線，觀察線性調(diào)頻現(xiàn)象。二、 設(shè)計(jì)要求與任務(wù)1、 正弦波形的起始頻率可以自己指定，帶寬100Hz，時(shí)寬10秒2、 正弦波形的峰峰電壓值為3V3、 能觀察到線性調(diào)頻現(xiàn)象要求完成的主要任務(wù): 1、 與同組同學(xué)一起指定課程設(shè)計(jì)計(jì)劃，并進(jìn)行合理分工。2、 使用S3C2410A的TOUT0口輸出PWM信號實(shí)現(xiàn)單個(gè)電壓值的DA輸出，用萬用表對電壓值進(jìn)行測量和校準(zhǔn)，記錄PWM和DA輸出的對應(yīng)關(guān)系。3、 在2的基礎(chǔ)上，編寫程序?qū)崿F(xiàn)DAC的線性調(diào)頻波形輸出。用示波器觀察輸出波形，測量峰值電壓是否正確。用頻譜儀測量線性調(diào)頻譜線，觀察線性調(diào)頻現(xiàn)象，查看是否滿足設(shè)計(jì)要求。調(diào)整參數(shù)，產(chǎn)生不同參數(shù)線性調(diào)頻波形。4、 整理數(shù)據(jù)資料，獨(dú)立撰寫綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)說明書。5、 要求：描述利用PDW實(shí)現(xiàn)DA輸出的原理，要有圖和計(jì)算；詳細(xì)的程序設(shè)計(jì)描述，要求有參數(shù)計(jì)算過程描述、流程圖、寄存器設(shè)置描述、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)描述等；各實(shí)驗(yàn)要給出步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果要有圖、表和分析說明；對設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)；文檔結(jié)構(gòu)清晰、文字要通順。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件：PC機(jī)1臺(tái)MagicARM2410教學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)1臺(tái)軟件： Windows 98/2000/XP操作系統(tǒng) ADS 1.2集成開發(fā)環(huán)境四、 實(shí)驗(yàn)原理1、脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個(gè)具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。S3C2410A具有4路PWM輸出，輸出口分別為TOUT0TOUT3，其中兩路帶有死區(qū)控制功能。為了能夠正確輸出PWM信號，需要正確設(shè)置GPBCON寄存器選擇相應(yīng)I/O的為TOUTx功能。然后，通過TCFG0寄存器為PWM定時(shí)器時(shí)鐘源設(shè)置預(yù)分頻值，通過TCFG1寄存器選擇PWM定時(shí)器時(shí)鐘源。接著，通過TCNTB0寄存器設(shè)置PWM周期，通過TCMPB0設(shè)置PWM占空比。最后，通過TCON寄存器啟動(dòng)PWM定時(shí)器，即可輸出PWM信號。其框圖如下圖：PWM操作時(shí)序圖為：電路圖1：2、S3C2410A的總線時(shí)鐘；設(shè)置定時(shí)器0時(shí)鐘分頻為：1：2：4即；在取1/2分頻即；在通過設(shè)置rTCMPB0設(shè)置占空比；設(shè)置rTCNTB0設(shè)置周期；設(shè)計(jì)要求帶寬為100Hz，則設(shè)置rTCNTB0為255，這樣。A、現(xiàn)在以0.5v為一個(gè)級次；那么對應(yīng)占空比值:PWM_dac=; PWM_dac= PWM_dac+PWM_dac =PWM_dac+39；這樣如圖1；當(dāng)按下KEY1電壓值增加0.5v，當(dāng)達(dá)到3v后又回到0v。這樣實(shí)現(xiàn)了單個(gè)電壓值的輸出。B、輸出一個(gè)峰值電壓為3v的正弦信號：所以A=3，為了方便取=0；為滿足Nyuist定理取采樣頻率；則：；這樣通過控制n時(shí)間間隔即可控制輸出的正弦信號的周期。C、正弦信號線性調(diào)頻 線性調(diào)頻信號是指頻率隨時(shí)間而線性改變(增加或減少)的信號。線性調(diào)頻的瞬時(shí)頻率呈線性變化：，其中表示時(shí)間等于零時(shí)的頻率，k表示頻率改變的速率，當(dāng)k0時(shí)，頻率遞增，k1,頻率線性增大，k2A=2A=1N&A=0開始初始化功能鍵是否按下單個(gè)電壓值輸出功能標(biāo)志A+1判斷功能標(biāo)志值Y輸出固定頻率的正弦波線性調(diào)頻正弦波A=0實(shí)驗(yàn)總程序流程圖程序見附件。六、 實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 啟動(dòng)ADS 1.2，使用ARM Executable Image for DeviceARM2410工程模板建立一個(gè)工程PWMDAC。(2) 在工程src組中的main.c中編寫實(shí)驗(yàn)代碼。(3) 選用DebugRel生成目標(biāo)，然后編譯鏈接工程。 (4) 將MagicARM2410實(shí)驗(yàn)箱上的PWM DAC電路的跳線JP11短接。 (5) 選擇【Project】-【Debug】，啟動(dòng)AXD進(jìn)行JTAG仿真調(diào)試。 (6) 全速運(yùn)行程序，使用萬用表測量PWMDAC測試點(diǎn)的輸出電壓值。a、按下獨(dú)立按鍵KEY1，觀察電壓值的改變是否正確。b、按下功能鍵，用示波器觀察輸出波形，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。c、再次按下功能鍵、用示波器和頻譜儀觀察輸出波形和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄。重復(fù)上述步驟觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。七、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及現(xiàn)象（另附頁）八、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)與心得脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個(gè)具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。本設(shè)計(jì)利用PWM