中期答辯報(bào)告

1、西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期進(jìn)展報(bào)告（2016 屆）題 目基于STM32的DDS言號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專 業(yè) 通信工程學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師2016 年4 月1、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作是否更換題目及是否按開題報(bào)告預(yù)定的內(nèi)容及進(jìn)度安排進(jìn)行未更換題目，是按開題報(bào)告預(yù)定的內(nèi)容及進(jìn)度安排進(jìn)行2. 目前已完成的研究工作及結(jié)果（內(nèi)容要詳實(shí)充分）（1）解了這一題目的研究目的和意義信號(hào)發(fā)生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電信號(hào)的設(shè)備，在科技 領(lǐng)域和生產(chǎn)實(shí)踐中有著廣泛的應(yīng)用。在面向各種電信系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備的檢測(cè) 活動(dòng)中，包括振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其它相關(guān)電參數(shù)，信號(hào)發(fā)生器 是不可或缺的。信號(hào)發(fā)生

2、器在通信、測(cè)量雷達(dá)、控制教學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣 泛。不論是在生產(chǎn)、科研還是在教學(xué)上，信號(hào)發(fā)生器都是電子工程師信號(hào)仿真 實(shí)驗(yàn)的最佳工具。而且，信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法多，設(shè)計(jì)技術(shù)也越來越先進(jìn)， 隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，對(duì)對(duì)應(yīng)的測(cè)試儀器和測(cè)試手段也提出了更高的要 求，信號(hào)發(fā)生器已成為測(cè)試儀器中至關(guān)重要的一類，因此，開發(fā)信號(hào)發(fā)生器具有重大意義（2）了解了國內(nèi)外信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀。在20年代電子設(shè)備剛出現(xiàn)時(shí)，信號(hào)發(fā)生器就產(chǎn)生了。到了 40年代，隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了測(cè)試各種接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，使其從定性分析儀器發(fā)展成定量分析測(cè)量儀器。60年代時(shí)就出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器，這一階段的信 號(hào)發(fā)生器多采用模擬電子

3、技術(shù)，且只能產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波和三角波等 幾種簡單波形。自從70年代出現(xiàn)微處理器后，信號(hào)發(fā)生器的功能擴(kuò)大了，并 能產(chǎn)生較復(fù)雜的波形。此時(shí)的信號(hào)發(fā)生器多采用微處理器對(duì) DA進(jìn)行控制即可 得到各種簡單波形。在80年代以后，隨著數(shù)字技術(shù)的日益成熟，絕大部分的 信號(hào)發(fā)生器采用數(shù)字電路，從一個(gè)頻率基準(zhǔn)的數(shù)字合成電路產(chǎn)生可變頻率信 號(hào)。集中真正高性能的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器出現(xiàn)在 90年代末，HP公司推出了型號(hào) 為HP770S的信號(hào)模擬裝置系統(tǒng)，它是由 HP8770A任意波形數(shù)字化和HP1770A, 波形發(fā)生軟件組成。信號(hào)發(fā)生器技術(shù)發(fā)展至今，引導(dǎo)技術(shù)潮流的仍是日本橫河、Agile nt、Tektro nix

4、 等國外的幾大儀器公司。美國的 FLUKE公司的FLUKE-25型函數(shù)發(fā)生器是現(xiàn)有 的測(cè)試儀器中最具多樣性功能的幾種儀器之一，它和頻率計(jì)數(shù)器組合在一起， 在任何條件下都可以給出很高的波形質(zhì)量，能給出低失真的正弦波和三角波， 還能給出過沖很小的快沿方波，其最高頻率可達(dá)到5MHz最大輸出幅度可達(dá)到10Vppb 國內(nèi)也有不少公司已經(jīng)有了類似的儀器。如南京盛普儀器科技有 限公司的SPF120DD信號(hào)發(fā)生器，華高儀器生產(chǎn)的 HG1600H型數(shù)字合成函數(shù) 任意波形信號(hào)發(fā)生器。國內(nèi)信號(hào)發(fā)生器起步晚，但發(fā)展至今，已經(jīng)漸漸跟上國 際的腳步，能夠利用高新技術(shù)開發(fā)出達(dá)到國際水平的高性能多功能信號(hào)發(fā)生 器。（3）確定

5、了最終設(shè)計(jì)方案信號(hào)的產(chǎn)生由STM32雖大的12位DACffi豐富的外部中斷資源完成。采用 DDS方法，任何頻率的波形都可看做由一系列的采樣點(diǎn)所組成，可以事先將各 波形的數(shù)據(jù)點(diǎn)存儲(chǔ)在RAM中，然后通過DMAI-這些數(shù)據(jù)傳到DAC中進(jìn)行轉(zhuǎn)化， 產(chǎn)生波形。通過改變DA轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)字量大的速率或是取點(diǎn)數(shù)量來實(shí)現(xiàn)頻率 可調(diào)。通過將原始數(shù)據(jù)乘以一個(gè)比例系數(shù)重新保存到新的位置，并將新地址與DAC轉(zhuǎn)化寄存器的地址通過DMA空制器關(guān)聯(lián)，即可實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)。通過控制按 鍵可以控制頻率和幅度的步進(jìn)，并在液晶屏上顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。(4) 目前研究結(jié)果系統(tǒng)框圖LCD顯示模信號(hào)輸出按鍵模MCI®制模塊MCU空制模A塊

6、系統(tǒng)的MCI采用STM32F103ZCT作為控制模塊，主要完成按鍵掃描、信號(hào) 輸出、LCD顯示等。STM32系列單片機(jī)具有內(nèi)置DAC轉(zhuǎn)換器和DMA空制器，并 有最高72MHZ勺主頻，可完成較高頻率信號(hào)的穩(wěn)定輸出。按鍵模塊使能 STM32的定時(shí)器2 ( TIM2), TIM2中斷服務(wù)函數(shù)為 Library->src->stm32f10x_it.c中的“void TIM2RQHandler(void) ”，TIM2中斷，用于按鍵掃描。采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)按鍵掃描，可以大大提高 CPU效率。下圖給出了采用定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)掃描按鍵的流程圖LCD 顯示模塊本設(shè)計(jì)通過LCD12864顯示波形信息，MC

7、U與LCD12864通過串行方式傳 輸數(shù)據(jù)，當(dāng)波形發(fā)生變化時(shí)立即更新 LCD顯示信息，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面的交互。信號(hào)輸出模塊DAC是 12位數(shù)字輸入，電壓輸出的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。DAC可以配置為8 位或12位模式。DAC莫塊有2個(gè)輸出通道，每個(gè)通道都有單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器。DMA用來提供在外設(shè)和存儲(chǔ)器之間或者存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器之間的高速數(shù)據(jù) 傳輸。無須CPU干預(yù)，數(shù)據(jù)可以通過DMA快速地移動(dòng)，這就節(jié)省了 CPU勺資源 來做其他操作。兩個(gè)DMA空制器有12個(gè)通道(DMA1有7個(gè)通道，DMA2有 5個(gè)通道)，每個(gè)通道專門用來管理來自于一個(gè)或多個(gè)外設(shè)對(duì)存儲(chǔ)器訪問的請(qǐng)求。 還有一個(gè)仲裁器來協(xié)調(diào)各個(gè)DMA青求的優(yōu)先權(quán)。

8、本實(shí)驗(yàn)DAC工作在12位模式，數(shù)據(jù)設(shè)置成右對(duì)齊。信號(hào)輸出采用定時(shí)器 觸發(fā)DMA傳輸數(shù)據(jù)到DAC寄存器的方式，可大大降低信號(hào)輸出對(duì)CPU勺占用率 并提高波形的精準(zhǔn)性。DAC信號(hào)輸出的流程圖如下目前已編程實(shí)現(xiàn)了正弦波的產(chǎn)生，而且波形頻率幅度可調(diào)，下圖為示波器顯示的波形3. 后期擬完成的研究工作及進(jìn)度安排（要有可行性）通過多次實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了正弦波的產(chǎn)生。希望通過類比正弦波的 實(shí)現(xiàn)方法再完成方波和三角波，并實(shí)現(xiàn)各波形頻率幅度可調(diào)。通過按鍵可以選 擇切換波形，調(diào)節(jié)波形的幅度和頻率，并通過液晶屏顯示當(dāng)下的幅度、頻率、 波形等信息。用工具 Altium Designer畫出PCB最后整理資料，完成畢業(yè)設(shè) 計(jì)報(bào)告。4 存在的困難與問題在按鍵掃描模塊中如何切換波形，并改變各波形的頻率和幅度。如何實(shí)現(xiàn) 波形不失真的同時(shí)讓頻率范圍更寬。如何做到步進(jìn)更精確。安裝工具Alt