2023年電子競(jìng)賽簡(jiǎn)易頻率測(cè)試儀

簡(jiǎn)易頻率特性測(cè)試儀（E題)摘要:該簡(jiǎn)易頻率特性測(cè)試儀采用STM3２F103ZＥＴ6核心板,重要由自制正交掃描信號(hào)源、RＬC被測(cè)網(wǎng)絡(luò)、乘法器、低通濾波等功能模塊組成；測(cè)試數(shù)據(jù)包含信號(hào)的幅頻特性及相頻特性，于彩屏TFＴ上顯示。本系統(tǒng)運(yùn)用高速ＤDS(ＡD９854）模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生電路，能輸出雙端口的正交信號(hào)，并可控制設(shè)立其幅值與頻率。被測(cè)網(wǎng)絡(luò)采用RLC串聯(lián)諧振電路，達(dá)成規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)通帶中心頻率。將ＤDＳ產(chǎn)生的正交信號(hào)和被測(cè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通過(guò)乘法器AD８35模塊,經(jīng)LTC15６4低通濾波,運(yùn)用單片機(jī)上的片上ＡD進(jìn)行采樣,最終在彩屏上顯示輸出，完畢對(duì)信號(hào)的幅頻和相頻的簡(jiǎn)樸測(cè)試。關(guān)鍵詞：SＴＭ32；DＤＳ;乘法器;濾波;TFTＡｂｓtracｔ:Thｅsiｍplefrｅｑuencytｅsteriｓbａsedonhigh-pｅrformancｅSTM３2Ｆ１03ZＥT６controller,andiｔmaiｎlyconsistsofseｌf-maiｄsiｇnaｌgｅneｒatｏr,RLＣｎetwoｒｋ，ｍｕltiｐliｅｒｓ,low-ｐassfｉlterandotｈｅrfuｎcｔioｎbloｃkｓ.Theｔｅstdataｃｏntainsaｍpｌｉｔudｅ-freｑｕenｃycｈarａctｅristicsａｎdｐｈase－ｆｒｅqｕeｎcｙｃhaｒacteristiｃs,ａｎdwillbedisｐlａｙeｄｏnTFT．Tｈesｙｓteｍuseｓｈiｇh-ｓpeeｄＤDS(ＡD９８54)bｌockａssigｎalcircuiｔ,genｅｒaｔｉｎgthedual-ｐｏrtquadrａt(yī)ｕresignａｌｓ，wｈoseaｍpｌitｕdeａｎdfｒeｑueｎcyｃanbeｃonｔｒolｌedandset．ThｅtｅstneｔwｏｒkｉsmａdeｏfＲLCcircuit,whichisableｔoaｃｈiｅｖethestandａrdizedｃenｔerfrequency．TｈｅqｕadraturｅｓｉgnaｌsgenerateｄbyＤDSandthesignalsuｎdｅrｔestpａssｔｈｒoughthｅmultｉｐlierAD8３5andtｈeLＴC1564lｏｗ-paｓsfilter,anｄwiｌlbeｓampledbｙｔhｅ12-bitｏｎ-chipAＤＣ.ThｅfｉnalｏuｔputｉsｄｉｓplayeｄontheＴFTtｏcｏmｐｌeｔｅthetestofamplitude-freqｕｅncｙaｎｄphaｓe-frequeｎcy.Kｅｙｗord：STM3２;DDS;multipliｅr;ｆilteｒ;TFT一、方案選擇與論證·······································31.1正交掃頻信號(hào)源的設(shè)計(jì)與選擇·································３１.２乘法器模塊的設(shè)計(jì)與選擇·····································31．３低通濾波器的設(shè)計(jì)與選擇·····································31.4ADC模塊的設(shè)計(jì)與選擇·······································31.5被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與選擇·······································4二、電路設(shè)計(jì)·············································４2.1正交掃描信號(hào)源設(shè)計(jì)電路·····································4２.2模擬乘法器設(shè)計(jì)電路·········································42．３低通濾波器設(shè)計(jì)電路·········································42.4末級(jí)電壓抬升設(shè)計(jì)電路·······································5三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)·············································5３.１方案總體設(shè)計(jì)描述···········································53．2理論分析與計(jì)算·············································63.2．１正交掃描信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)·······························6３.２．2低通濾波器的設(shè)計(jì)·······································63.２.3RLC被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)·····································6３．２.４特性曲線顯示···········································７四、軟件設(shè)計(jì)·············································7五、系統(tǒng)測(cè)試·············································８5．１測(cè)試方法··················································85．2測(cè)試工具··················································85.3各模塊測(cè)試過(guò)程············································85．3.１掃頻信號(hào)發(fā)生器的測(cè)試··································8５.３.２乘法器模塊的測(cè)試······································95.3.3輸入輸出阻抗的測(cè)試····································９5．3.４ＲＬC被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試····································9六、結(jié)論················································10參考文獻(xiàn)·················································１0附錄·····················································１0附錄一：元件清單··················································10附錄二:AD98５4掃描信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)電路······························１１附錄三：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)電路···········································11附錄四:重要程序清單···············································１2方案選擇與論證1．1正交掃頻信號(hào)源的設(shè)計(jì)與選擇方案一：采用程控鎖相環(huán)頻率合成方案。方案說(shuō)明:鎖相環(huán)頻率合成是將高穩(wěn)定度和高精度的標(biāo)準(zhǔn)頻率通過(guò)算術(shù)運(yùn)算產(chǎn)生同樣穩(wěn)定度和精確度的大量離散頻率，在一定限度上解決了既要頻率穩(wěn)定精確,又要頻率在較大范圍內(nèi)可變的問(wèn)題。但該方案采用多次積分電路，這種具有惰性特性的電路誤差大，不能滿足幅頻曲線和相頻曲線的輸出規(guī)定。方案二：采用ＡD9８5４芯片搭建ＤDS模塊電路，通過(guò)控制AD９8５4寄存器可產(chǎn)生編程控制的、高精度的頻率信號(hào)。方案說(shuō)明:AD98５4是AD公司生產(chǎn)的ＤDＳ專用芯片，其擁有3０0MHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率,可以進(jìn)行FＳK、BPSK、PＳK、chirp、AM等的操作。AD985４數(shù)字合成器是一個(gè)運(yùn)用ＤDS技術(shù)、兩個(gè)內(nèi)部高速高性能正交DACｓ控制數(shù)字可編程輸入輸出的綜合器件。當(dāng)給AD9854加上一個(gè)擬定期鐘時(shí)，它可以生成高度穩(wěn)定、頻率-相位-幅度可編程的正弦信號(hào)，頻率分辨率很高、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、實(shí)用性強(qiáng)。綜上論證比較，我們選用方案二作為正交掃頻信號(hào)源的實(shí)現(xiàn)方式。1．2乘法器模塊的設(shè)計(jì)與選擇方案一：采用晶體管等分立元件搭建差分對(duì)模擬乘法器電路，通過(guò)兩個(gè)晶體管輸出的電壓乘積項(xiàng)達(dá)成頻率變換作用。方案說(shuō)明:電路結(jié)構(gòu)冗繁復(fù)雜,穩(wěn)定性差,不易調(diào)節(jié)。方案二：直接采用模擬乘法器AD835芯片。方案說(shuō)明:ＡD8３5是一款電壓輸出型四象限模擬乘法器，帶寬高達(dá)２50ＭHz，很適合寬帶調(diào)制和解調(diào)應(yīng)用。且ＡD８35需要的外圍電路非常少,配置方便。綜上論證比較,我們選用方案二作為模擬乘法器的實(shí)現(xiàn)方法。1.３低通濾波器的設(shè)計(jì)與選擇方案一:采用分立元件，搭建LC低通濾波器。方案說(shuō)明:雖然電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸,但精度不高，穩(wěn)定性差。方案二：采用高精低噪運(yùn)算放大器OP07搭建截止頻率為5KHz的二階有源低通濾波器。方案說(shuō)明：可運(yùn)用濾波器專用設(shè)計(jì)軟件FiｌterＳolｕｔioｎs設(shè)計(jì)，得到二階低通有源濾波器電路的連接圖和頻率響應(yīng)曲線。方案三:采用ＬTC1564芯片搭建截止頻率為1０KHz的十階低通濾波器。方案說(shuō)明：LTC1564是凌力爾特公司的數(shù)控濾波器芯片,可采用經(jīng)典10ＫHz的十階低通濾波器電路結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)樸,濾波效果非常好,穩(wěn)定性高。綜上論證比較，我們選用方案三作為低通濾波器的實(shí)現(xiàn)方法。1.４ADＣ模塊的設(shè)計(jì)與選擇方案一：采用AＤC芯片搭建模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。方案說(shuō)明:可選取合適的ADＣ芯片,采用經(jīng)典模塊電路搭建。方案二：直接運(yùn)用ＳTＭ32片上的12位高速ADC模塊。方案說(shuō)明:本系統(tǒng)選用的核心板ＳＴM32F１03ZET6上,自帶3個(gè)１2位模數(shù)轉(zhuǎn)換器,且轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)1ｕs，多達(dá)21個(gè)輸入通道。由于單片機(jī)上的AＤC已可以達(dá)成實(shí)驗(yàn)采樣規(guī)定,故我們選用方案二作為ADＣ模塊的設(shè)計(jì)方法,可減少外部電路的焊接。1.５被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與選擇被測(cè)網(wǎng)絡(luò)按照實(shí)驗(yàn)規(guī)定采用RＬC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),圖示如下:圖1.１ RLＣ被測(cè)網(wǎng)絡(luò)電路圖ＲLC被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的元器件值詳見(jiàn)電路理論分析。電路設(shè)計(jì)2.１正交掃描信號(hào)源設(shè)計(jì)電路正交掃描信號(hào)源采用AD9854芯片設(shè)計(jì)，電路詳見(jiàn)附圖。2.2模擬乘法器設(shè)計(jì)電路模擬乘法器采用ＡＤ835芯片設(shè)計(jì)，電路如下:圖２.１?乘法器電路２.3低通濾波器設(shè)計(jì)電路低通濾波器采用LＴC１５64芯片設(shè)計(jì),搭建構(gòu)成十階的可達(dá)10KHｚ截止頻率的電路,圖示如下：圖2.2 低通濾波器電路２.４末級(jí)電壓抬升設(shè)計(jì)電路由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)檢測(cè)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)為正弦波形，電壓有負(fù)值,接入ＡDＣ采樣前設(shè)計(jì)一電壓抬升電路,圖示如下：圖2.3 末級(jí)電壓抬升電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)3．1方案總體設(shè)計(jì)描述本方案一方面設(shè)計(jì)一個(gè)正交掃描信號(hào)源，可產(chǎn)生相位互為正交的雙端口正弦信號(hào),可設(shè)立信號(hào)頻率的步進(jìn)單位。制作一個(gè)RＬC串聯(lián)諧振電路作為被測(cè)網(wǎng)絡(luò),且網(wǎng)絡(luò)通帶中心頻率為20Mｈz。自制信號(hào)源產(chǎn)生的兩路正弦信號(hào)和被測(cè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)通過(guò)乘法器模塊，由低通濾波模塊濾除高頻分量,得到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的頻率，由ADC采樣信號(hào)并輸出顯示。圖3.1簡(jiǎn)易頻率特性測(cè)試儀系統(tǒng)原理示意圖該方案在硬件電路設(shè)計(jì)上重要包含了ＡＤ9854正交掃描信號(hào)發(fā)生器、ＡD835模擬乘法器、LＴC15６４低通濾波器、末級(jí)抬升電壓電路及RLＣ串聯(lián)諧振被測(cè)網(wǎng)絡(luò)五個(gè)模塊,通過(guò)逐個(gè)模塊調(diào)試至整個(gè)系統(tǒng)電路連貫調(diào)試，完畢基本測(cè)試實(shí)驗(yàn)規(guī)定。在軟件設(shè)計(jì)上運(yùn)用了ＡRM編程工具和SＴＭ3２核心開(kāi)發(fā)板,軟件重要包含了對(duì)ＡD９854、串口通信、片上AＤC采樣及彩屏控制部分。其中，ADC模塊采用STＭ32板上自帶1２位高速ADC，減少了部分硬件電路的設(shè)計(jì),容易實(shí)現(xiàn)。3.2理論分析與計(jì)算3．２．1正交掃描信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的掃描信號(hào)發(fā)生器以AD9854芯片采用DDS技術(shù)，結(jié)合單片機(jī)程控,以產(chǎn)生兩路正交正弦信號(hào)。設(shè)計(jì)中設(shè)立AD98５４為單音模式,不僅可以調(diào)制所需頻率的頻率源信號(hào)，并且可根據(jù)需要設(shè)立輸出信號(hào)的幅度、頻率和相位等，即通過(guò)改變ROM表輸出的幅度控制字實(shí)現(xiàn)幅度控制，通過(guò)改變相位累加器輸入端的頻率控制字實(shí)現(xiàn)頻率控制,通過(guò)改變相位累加器輸出端的相位控制字實(shí)現(xiàn)相位控制,從而完畢相應(yīng)的幅度、頻率和相位的調(diào)制。設(shè)相位累加器的位數(shù)為N，相位控制字的值為FN,頻率控制字的位數(shù)為M,頻率控制字的值為FM,AD98５4內(nèi)部工作時(shí)鐘為FC,則最終合成信號(hào)的頻率可由式(3－1）來(lái)決定,合成信號(hào)的相位由式(３－２）來(lái)決定。F=FMFC/2θ=2πFN/2當(dāng)AD９85４的參考時(shí)鐘頻率為2７０MHｚ時(shí),其頻率分辨率計(jì)算：270×相位控制精度計(jì)算:360幅度控制范圍計(jì)算:20得到頻率分辨率接近10-3.2.２低通濾波器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中為得到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的頻率特性，需要將通過(guò)乘法器后的高頻分量濾除,由于被測(cè)網(wǎng)絡(luò)中心頻率在２0MＨz，故我們選用凌力爾特公司的LTC1５64芯片,采用經(jīng)典電路,通過(guò)Mulｔisim軟件搭建電路并進(jìn)行仿真調(diào)試,設(shè)計(jì)截止頻率為１0KHz的低通濾波器。3.2.3RＬC被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)RLC串聯(lián)電路由電阻R、電感L及電容Ｃ串聯(lián)構(gòu)成,運(yùn)用Ｍultｉsｉm軟件設(shè)計(jì)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)電路。反映RＬC電路頻率特性的參數(shù)有諧振頻率f0、通頻帶寬BＷ和品質(zhì)因數(shù)Ｑ,其定義如下：f0=12πRCBW=fH-fQ=ω0其中,計(jì)算通頻帶式（3-4)中的fH和fL分別是回路電流由最大值增長(zhǎng)和減少3dB時(shí)所相應(yīng)的上限頻率和下限頻率;計(jì)算品質(zhì)因數(shù)式（3-５）中的ω0=３.２．4特性曲線顯示1)幅頻特性曲線采用ＳTＭ３2片上ADC芯片，通過(guò)ＤＭA通道測(cè)量信號(hào)電壓值，當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束以后，讀取ADＣ_DR寄存器中的結(jié)果,通過(guò)下面的公式轉(zhuǎn)換電壓：Vtempsensor=設(shè)系統(tǒng)輸出的兩路正交信號(hào)為：Ua=U1sinφ ? Ub=U2cosφ? ??經(jīng)ADC雙通道采樣后，電壓幅值計(jì)算：U=|U1|2+|據(jù)經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換后，計(jì)算電壓增益，公式如下:AV=20lg?|u012us|? 在彩屏上顯示幅頻特性曲線，以線性頻率（Hz）為橫坐標(biāo),以電壓增益(ｄB)為縱坐標(biāo),顯示出被測(cè)信號(hào)的幅頻特性曲線。2)相頻特性曲線兩路正交信號(hào)經(jīng)ADＣ雙通道采樣后,相位計(jì)算:Arg=arctan|U由于信號(hào)相位計(jì)算需要函數(shù)算法，比較復(fù)雜,故采用查表法程序。在彩屏上顯示相頻特性曲線，以線性頻率（Hｚ)為橫坐標(biāo)，以相移（℃）為縱坐標(biāo),顯示出被測(cè)信號(hào)的相頻特性曲線。軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，由SＴM32F１０3ＺET6核心板實(shí)現(xiàn)程序的控制。其中，軟件重要完畢了AD9854的信號(hào)發(fā)生控制、Usaｒt串口通信、ADC雙通道采樣、彩屏ＴFT顯示的功能。系統(tǒng)框圖及流程如下：開(kāi)始開(kāi)始STM2初始化STM2初始化STM1初始化彩屏初始化顯示開(kāi)機(jī)界面控制AD9854掃描信號(hào)發(fā)生器彩屏初始化顯示開(kāi)機(jī)界面控制AD9854掃描信號(hào)發(fā)生器UasrtUasrt串口通信ADCADC雙通道采樣結(jié)束彩屏TFT顯示特性曲線結(jié)束彩屏TFT顯示特性曲線圖4.1 系統(tǒng)軟件流程框圖系統(tǒng)測(cè)試5.１測(cè)試方法本系統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程中,模擬電路采用由前端到后端，數(shù)字電路采用先仿真再調(diào)試的方法,從逐個(gè)模塊測(cè)試完畢再到模塊連接調(diào)試,直至整個(gè)系統(tǒng)電路完畢測(cè)試規(guī)定。5.2測(cè)試工具1)直流穩(wěn)壓源2）安捷倫數(shù)字示波器3）函數(shù)信號(hào)發(fā)生器4)數(shù)字頻譜儀5)數(shù)字萬(wàn)用表5.3各模塊測(cè)試過(guò)程5.３.1掃頻信號(hào)發(fā)生器的測(cè)試使用直流穩(wěn)壓源對(duì)ＡD９854制成的掃描信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行正負(fù)5V供電，可承載電流不超過(guò)１A,將掃描信號(hào)發(fā)生器連接單片機(jī)，下載控制程序,通過(guò)數(shù)字示波器顯示輸出的Ｉ路及Q路信號(hào),現(xiàn)列出一組典型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。表５.1?掃描信號(hào)發(fā)生器測(cè)試結(jié)果

理論電壓（Vｐｐ/V)實(shí)際電壓(Vpp/V）理論頻率（f/ＭHz)實(shí)際頻率（f/ＭHz)I路信號(hào)2.001．９82０.０2０.０Q路信號(hào)2．0０1.96２０.0２0.0I、Q兩路正弦信號(hào)呈正交關(guān)系,示波器上測(cè)量計(jì)算兩路信號(hào)相位呈９0度。輸出電壓和頻率誤差小于5%。通過(guò)頻譜儀接入電路輸出信號(hào)，掃描信號(hào)發(fā)生器完全可產(chǎn)生１M-４0MHｚ范圍的信號(hào)，精度可達(dá)10-4；且頻率步進(jìn)可調(diào)，達(dá)100KＨz精度。5．３．2乘法器模塊的測(cè)試運(yùn)用數(shù)字函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生兩路正交正弦信號(hào)，接入乘法器模擬電路,現(xiàn)列出一組典型信號(hào)測(cè)試結(jié)果:兩路輸入電壓峰峰值均為Ｖp-p=２．00V，頻率均為F=2０MHz。表5.２?乘法器測(cè)試結(jié)果

理論電壓（Ｖpｐ/V)實(shí)際電壓（Vpp/V)理論頻率(f／MＨz)實(shí)際頻率（f/MHz）I路信號(hào)2.001.98２0．０２0.０Ｑ路信號(hào)2．００2.０02０.０20.０輸出信號(hào)1.000.９840.0３9.9綜上數(shù)據(jù)可看出，模擬乘法器模塊工作正常，輸出信號(hào)誤差小于2％。５.3.3輸入輸出阻抗的測(cè)試運(yùn)用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試該系統(tǒng)的輸入阻抗和輸出阻抗，即測(cè)量被測(cè)網(wǎng)絡(luò)兩端的Ｒi和RO，可達(dá)50Ω。5.3.4RLC被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試連接ＲＬC被測(cè)網(wǎng)絡(luò),運(yùn)用調(diào)節(jié)頻率法測(cè)量電路的諧振頻率。電路輸入端接入數(shù)字函數(shù)發(fā)生器，保持信號(hào)源輸出電壓US不變,改變信號(hào)發(fā)生器的頻率,將電路輸出端接入數(shù)字頻譜儀觀測(cè)其輸出的電壓值。當(dāng)輸出電壓UR的讀數(shù)達(dá)成最大值（即電流達(dá)成最大值）時(shí)，其所相應(yīng)的頻率值即為諧振頻率或中心頻率。設(shè)立數(shù)字函數(shù)發(fā)生器輸出電壓為2．0V,調(diào)節(jié)信號(hào)頻率，取一組調(diào)節(jié)頻率法測(cè)試結(jié)果列示如下:表５.３ RLC被測(cè)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果信號(hào)源頻率(f／ＭHｚ）

17.０1８.0１9.0２0.０21.022．023.0測(cè)量電壓（Ｕ0／V)1.３21．5８1.8０1.981.78１．541.30由上表數(shù)據(jù)可得,RＬC網(wǎng)絡(luò)的中心頻率為20MHz,誤差小于5%;且其通頻帶寬約在１7.5MHz－2２.5MHz范圍內(nèi)，品質(zhì)因數(shù)約4。結(jié)論本設(shè)計(jì)很好的滿足了題目規(guī)定，對(duì)各模塊和整體系統(tǒng)的測(cè)試基本完畢。在設(shè)計(jì)中對(duì)于由AＤ9８54搭建的掃描信號(hào)發(fā)生器花費(fèi)了很多調(diào)試時(shí)間。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們不僅純熟掌握各種儀器設(shè)備的使用調(diào)節(jié),同時(shí)很大限度上提高了動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力，受益匪淺!參考文獻(xiàn)黃智偉全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽制作實(shí)訓(xùn)北京航空航天大學(xué)出版社黃智偉全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽技能訓(xùn)練北京航空航天大學(xué)出版社謝嘉奎,宣月清.電子線路（非線性部分)高等教育出版社童詩(shī)白，華成英．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)高等教育出版社附錄附錄一：元件清單本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所用的重要元件清單如下所示:序號(hào)?? 型號(hào)? ?器件封裝 ? 說(shuō)明１???AD835 ?ＤIP???乘法器2? LTC1５64?? ＳSOP ??8階低通濾波器3 ??REＦ３0３３???SSOＰ ??3.3Ｖ基準(zhǔn)電壓4? ?uａ７4１ ?DＩＰ???通用運(yùn)放5?? OPA7２7?? ＳSＯP?? 通用運(yùn)放6? ?若干電阻電容表7．1? 系統(tǒng)元件清單列表附錄二：AＤ9854掃描信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)電路AD9８5４的高速ＤＤS模塊硬件原理圖如下所示:圖7.1 ?AD９8５4掃描信號(hào)發(fā)生器硬件原理圖附錄三:系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)電路本系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)原理圖如下所示:圖7.2? 系統(tǒng)總體硬件原理圖附錄四：重要程序清單/＊＊**********＊＊＊*＊**＊*＊*******＊＊**********＊＊*＊*＊＊*********＊**＊＊********＊**＊＊**＊AＤ98５4控制程序:**＊＊**＊**＊＊*＊*****＊****＊********＊*＊***＊***＊**＊****＊*****＊*＊＊*＊＊*＊**＊＊*****＊**＊/voidSeｔAD98５４Freqｕeｎcy(ucharuｃFrｅWoｒdＡdd,ulonｇulFreｑVaｌ){?ucharFreqWorｄ[6]； uｃhａrCoｕｎt=6，Ａｄrｅss; ｕlｏnｇFreqＢuｆ;?Aｄｒeｓs＝ucFrｅWordAdd; FreqBuｆ=(ｕlFreqＶal＊ＦRETMP_Low); FｒeqWord［0]=（FreqBuf%0x10０）&0xｆf；?ＦｒeqＢuf／=0x100; ＦrｅqBuf+＝(ｕｌFｒeqVａl*FREＴMP_ＭIDDＬＥ)； ＦｒeｑWｏrd[１]=(FrｅｑBuｆ%０x1０0)&０xff; ＦreｑBｕｆ／=０x1００; FrｅqＢuｆ+=（ｕlＦｒeｑVal*FＲEＴMP_HIGH）； ＦreqWoｒｄ[2]＝(FreqＢuf%０x100)&０xff； FｒeｑBuf/＝0x100；?FreqWord[3]＝（FreqBuf％０ｘ1０0)＆０xff;?FrｅqＢuf/=0x1０0；?FreｑWｏｒd[4]=（FｒeｑBuf％0ｘ1０0）&0xff；?FrｅqWord［5］=(FreqＢｕf／０x１00)＆0ｘff; fｏｒ(Count=6;Ｃoｕnt;）?{AD985４_WｒiteBｙｔe(Adrｅsｓ＋+，ＦreqWoｒd［--Count]);??ＡＤ９8５4＿WR_0; AD9854＿WR_１； ｝?AD9854_UDCLK_1;?AD985４_UDCLK_0;}voｉdSｅtAＤ9854Ａmplｉtuｄe(ucharuｃChａnnｅｌ,uｉntｕiAmpVal){?uchaｒAmpＷo(hù)rｄ［2];?uｉｎtＡmｐB(yǎng)ｕf;?ＡmpWｏｒd[0]=(u8)((（u16)(uiＡmpVal*409６/5))%256）;?AmpWoｒd[１]＝（u8）（((ｕ16)(uｉAmpＶal*4０96/５))/2５6）; if(ucChaｎnel==Ｉ） {??ＡD9854＿WR_0; ?ＡＤ９854＿WR_1； AＤ9854＿WＲ＿０; ＡD９８54_ＷR(shí)_1; ｝?ｉf(ucＣhaｎneｌ==Q) { AD9８54_WＲ_0;? AＤ9854_WR_1；???AＤ９854＿WR_0； ?? ? ? AＤ9854_WR＿１；?｝ ＡD9８54_ＵDCLK＿1； AD9854_ＵDCLK_０;}vｏiｄSeｔAD9854Phase（ｕcｈaｒucPｈａAｄjRegＡｄd,uintuｉPhaＶａｌ）{?ｕchａrPｈaWord[２]； uｉntPhａBｕｆ; ＰhａＢｕf=(uiPhaＶal*0x２d）;?ＰhａWorｄ[０］＝（PhaBuf%0x１00)&０ｘff； ＰhaＷｏrd[1]＝(PhaＢuf/０x100)&0xff;? ?AD9854_WriｔeＢｙte(ucＰhaAdjRegAdd,ＰｈaWord[1]）;?AD9８５4_WR_0; AD9８54_ＷＲ＿1；?? AD9８54_ＷrｉteＢｙte(ucPhａＡdjＲｅgＡdd＋1,PhａWorｄ[０]）；?AD985４_ＷR(shí)_0;?AD985４_WR＿1;? AD985４_ＵDＣLK_1;?AD98５4_UDＣLK_0；}／＊***＊*＊****＊***********＊*＊***＊＊**＊****＊******＊*****＊＊********＊＊*＊*＊***＊*******Ｕaｒsｔ串口初始化程序:*＊*****＊*＊*****＊＊****＊*****＊*****＊*＊*＊＊******＊*＊＊＊***＊*******＊******＊*＊*****＊*/vｏidＵSART1_Cｏｎfigｕraｔion（vｏid){UＳART_InｉtTypeＤeｆＵSART_InｉｔStrucｔure;USAＲＴ_CｌｏｃｋInitTｙpeDeｆUSART_ClockIｎitＳｔｒuｃtｕre;USART＿InitＳtruｃturｅ.USART_BaｕdRatｅ＝11520０;UＳART＿InｉtＳtructurｅ.ＵSART_WordLｅngｔh＝USARＴ_WoｒdLengｔh_8b;USＡRT_ＩnitStruｃtｕｒe.UＳARＴ_StoｐB(yǎng)itｓ＝ＵSＡRＴ＿ＳtｏpBiｔs_1;USＡRT_IｎitSｔrｕcture.UＳARＴ＿Ｐaｒity=USAＲT_Pariｔy_No；USART_InｉtSｔｒucturｅ．USＡRT_ＨardwareＦlowＣontｒｏl=ＵSＡRT_HardwarｅFlｏwControl_Noｎｅ;USARＴ＿InitSｔrｕcture.USＡＲT＿M(jìn)oｄｅ=ＵSART_Mｏde＿Ｒx|USART_Ｍoｄｅ_Tx;／*CｏｎfigurｅtheUSARＴ1＊／UＳART_Ｉnit(USART1,＆ＵSART_InitSｔrucｔuｒe）;USＡRT_ＣlockInitSｔｒｕctｕrｅ．ＵSＡRT_Clock＝USＡRT＿Ｃｌoｃk_Diｓable；USＡRＴ_ClockＩnitStrucｔuｒe.USＡRＴ_ＣPOＬ=USART_CＰOＬ_Lｏw；ＵSART_CloｃkInitStrucｔure.USART_CPHＡ=USAＲT_CＰHＡ_2Eｄge;USARＴ_CｌocｋＩniｔSｔｒuctuｒｅ．USART_LastBit=USART＿ＬａｓtBit_Ｄisaｂle;ＵSAＲT_ClockStructInit(＆UＳARＴ_CｌockＩnitStrｕctｕrｅ)；}/***＊***＊＊＊＊*******＊*****＊***＊******＊*＊**＊*******＊************＊**＊*＊*＊******＊**ADC采樣程序:＊＊********＊＊*********＊***＊*******＊****＊**********＊＊*************＊＊*＊******＊*＊*/voidＤＡC_Coｎfiguraｔｉon(void){DＡＣ_InitTypeDｅｆDAC_InitStｒuｃｔure；ＤＡC＿Cmd(ＤAC_Channeｌ_1,ENABLE);DAC＿StrucｔＩnit(&ＤＡC_InitSｔｒucturｅ);?DAC_IｎiｔSｔｒuｃｔuｒe.DAC_Tｒigｇer=ＤAC_Trigger_Software； DAC＿ＩｎitStｒuｃtｕｒe.DAC_WavｅGenｅｒａt(yī)ion=DAC_WaveGeneratioｎ_None;DAC_IniｔStrｕｃｔure.DAC_LFSRＵnmaｓk_ＴriangleAmｐliｔｕdｅ=DAＣ_TriangleAmpｌｉtuｄｅ_40９5;?DAC_ＩnｉtStruｃｔｕre.DＡC_OutｐutBuffeｒ=DAＣ_OutpuｔBｕｆｆer_Enaｂlｅ; DAC_Iｎｉt(DAC_Channel_1,＆DＡC_IｎitStrｕctuｒe);?DAC＿Cmd(ＤAＣ_Cｈannel_1,ENＡBLE）;//DAC_SetChannｅl1Data(DAC_Alｉgｎ_1２b_R,0x0００0); DAC_SｏfｔwareTriggｅrCｍd（DAＣ_Ｃｈanneｌ_1,ＥNABLE);}voｉｄADＣ＿Confｉｇuration(void){ADC_InitＴypeDefADC_InitＳtｒｕcture;／*ＣonfｉgｕreｔｈeＡDC1*/ADC_InｉtSｔructure.AＤC_Mode＝AＤC_Ｍode_Indeｐendent;ADC＿InitStrｕcture.ADC_ScanCｏｎvＭode=ENABLE;ADＣ_InitＳtructure.ADC_ContiｎｕｏｕsCｏｎvMode=ENABＬE;ＡDC＿IniｔStｒｕctuｒe.ADＣ_ＥｘterｎａlTrigＣonv＝ADC_ExｔernalTrigCoｎv＿Nonｅ;ＡDC_IｎitＳtrｕcture.ADC_DatａAlｉgn=ADＣ_ＤatａＡlｉｇｎ_Ｒiｇhｔ;ＡＤC＿InｉtStｒucｔure.ADC_NbrOfＣhannel=１;ＡDC_Init(ADＣ1,＆ＡDC_ＩnｉtSｔｒucture)；/*ADC2regularchannel5ｃonfiguration＊／ＡDC＿RegulａrＣhannelCｏｎｆig(ＡＤC１,ADC_Ｃhaｎnel_３,1，ＡDC_SaｍpｌeTiｍe＿1Ｃｙcｌes５）;ADC＿DMACmd(ADC１，ENABLE);/＊EｎableAＤC2*/ADＣ＿Cmｄ（ＡＤC１,ENABLE)；/*ＥnableADC2rｅseｔcaｌiｂarａｔｉonrｅgisteｒ*/ADＣ＿ResetＣaliｂration(ＡDC1)；／*ＣhｅcｋtheendofAＤC2reｓｅｔcaｌibrationregｉster*/wｈｉlｅ(AＤC_GetRｅｓeｔＣaｌibrａｔiｏｎStaｔuｓ(ＡDC1))；/*StartADC2ｃａｌibaraｔiｏｎ*/ADC＿StａrtCalｉbrａt(yī)ion(ADＣ1);／*ChecktheｅndofＡDC2ｃaliｂｒatｉon＊／ｗhile(ADC_GeｔCalibratioｎSｔatus(ADC1))；/*StａrｔAＤＣ２SoftwarｅConversioｎ*/ＡDC_SofｔwareＳｔarｔCｏnvCmd（ADＣ１，ENABLE)；}voidDMＡ_Coｎｆigｕration(void){ＤMA＿ＩnｉtTypeＤefDMＡ＿IｎitSｔructure；ＤMA_DｅIｎiｔ（DMA1_Channel1)；?ＤMＡ_IｎｉtStrｕｃture.DMA_PerｉpheralBaseAｄdｒ=AＤC1_DＲ_Address；?DMA_InitＳｔｒｕctuｒe.DＭA_ＭｅｍｏｒyＢaseＡｄdｒ＝（ｕ32)&ＡＤＣCｏnvｅrteｄVaｌuｅ;?ＤMA_InitSｔｒｕctｕｒe.DMＡ_DIR＝DMA_ＤIR＿ＰeripheralSRC;?DMA＿InｉtStｒｕｃturｅ．DMA_ＢufferＳｉze=10２4；?DMA_IｎitSｔrｕctuｒｅ．DMA＿ＰeripｈｅralIｎc=ＤＭA＿PeripherａｌＩnc＿Disable; DMA_InitStructuｒe.ＤMA_MemｏｒyIｎc＝DMA_ＭeｍoryInc_Enａblｅ; DMA_InitStrｕｃture.ＤMA＿PeripherａlDataSize=DMA_PeriｐhｅralDataSｉｚe_HalfＷo(hù)ｒd;?DMA＿InｉtＳtructｕrｅ.DMA_MemoryDａｔaSizｅ=DMA_ＭeｍoｒｙＤatａSize_HaｌfWord； DMA_IｎitＳｔｒucｔurｅ.DMA_Modｅ＝DMA_Mｏｄｅ_Circuｌar;?ＤMA＿ＩnitStruｃｔuｒe.ＤMA_Ｐriｏritｙ＝DMA_Priorｉty_High; ＤＭA_ＩnitStｒucture.DMA_M2M=DMA_Ｍ2M_Disaｂle；?DMＡ_Iｎit(DMA1_Ｃhannel1,&DＭA_ＩniｔStｒuｃｔuｒｅ); ＤＭA_ITConfig(DMＡ１_Chaｎnel1，ＤMA_IＴ＿TC,ENＡＢLE)； ／*EnableDＭA1chａnnel1*／?DMA_Cｍd(ＤMＡ1＿Chaｎnel1，EＮＡBＬＥ); ｝／******＊***＊********＊*******＊*＊＊**＊*＊*****＊*＊*****＊*＊****************＊＊*＊***＊*＊TFT彩屏部分算法程序:*＊***＊＊*＊********＊**＊****＊*********************＊*＊***＊********＊＊*＊＊**＊********/vｏｉdＬCD_Writ＿Bus(charVH,chａrＶL）/／并行數(shù)據(jù)寫入函數(shù)｛ｄaｔａｈ_chａnge(VH);／／ＬCD_DａｔaPｏrtＨ=ＶH; datal_ｃhange（VL)；//LＣD_DataPortＬ=VＬ; ＧPIO_ReｓetBits(LCＤ_GRP,LCD_WＲ)；//LCD_WR=0;?GＰＩＯ_SetBits(LCD＿ＧRP,LCD_ＷR(shí));//LCＤ_WR=1；}voidＬcd_Ｗrｉｔe_Coｍ(charVＨ,ｃharＶL) //發(fā)送命令－8位參數(shù){ GPＩＯ_ResetBitｓ(ＬCD_RS_GRP,LCＤ_RS）;/／LＣD_ＲS=0;?ＬCD_Writ_Bｕs(VH，ＶL)；}voｉｄLcd_Ｗrｉtｅ_Dａt(yī)a（charVH,charVL）//發(fā)送數(shù)據(jù)－8位參數(shù){ＧPIＯ_SetＢits(ＬＣD_RS_GRP，ＬCＤ_RＳ);//LCＤ＿ＲS＝1；?LCD_Writ_Ｂuｓ(VＨ,VL);}voｉｄLｃd＿Write_Com_Datａ（ｉｎｔcom,ｉntval)??/／發(fā)送數(shù)據(jù)命令{?Lcｄ_Wｒitｅ_Coｍ(com>>8，coｍ);Lcd_Wｒite_Dａｔa（vａl＞>8,vａｌ）;}voidAdｄｒeｓｓ＿sｅt(unsignｅdintx1,unsiｇnｅｄintｙ1，ｕｎsigneｄｉntx2,ｕnｓignｅdintｙ２){ Lcd_Wriｔe_Cｏｍ(0x00,0ｘ4６);Lcd_Write_Datａ（x2,x1）; Ｌcd_Wｒｉte_Cｏm(０x0０，0x4７）;Lcd_Ｗrite_Ｄatａ(y2>>8,y2);Lcd＿Write＿Cｏｍ（０ｘ00，０ｘ48);Lcd_Write＿Data(y１>>8,y1); Ｌcd＿Write_Ｃom(0x0０,0x2０）;Lcd＿Wｒｉtｅ_Ｄata（ｘ1>>8,x1）; Lcd_Writｅ_Com(0x00,0x21);Ｌcd_Wｒite_Datａ(y1>>8，y1)；Lcd＿Wｒite_Ｃoｍ(0x０0,0x2２);???? ?｝//畫(huà)點(diǎn)//POINT_COLOＲ：此點(diǎn)的顏色ｖoｉｄLCD_DrawＰoint（ｕnsigｎedintx,unsiｇｎeｄintｙ,unsiｇneｄintPOIＮT_CＯLOR）??//把函數(shù)體內(nèi)的xｙ調(diào)換｛if(x>31９)x＝319;elseif(x<0)x=０;iｆ（ｙ>239)y=239；eｌseif(ｙ＜0)y=0; Aｄdrｅss_set(y,x,ｙ,x);//設(shè)立光標(biāo)位置 Lｃd_Wｒiｔｅ_Dａt(yī)a（POＩＮT_COＬＯＲ>>8,ＰOINT_COLOR);?｝//畫(huà)線//ｘ1,y1：起點(diǎn)坐標(biāo)//x2，ｙ2:終點(diǎn)坐標(biāo)ｖoidLCD_DrawLine(uｎsignedｉntx1,unｓignediｎty1,unsｉgｎｅdiｎtｘ2,uｎsｉgnｅdintｙ2,iu16coloｒ）｛ u16t; intxeｒｒ=0,yeｒr=0，ｄelta_ｘ,ｄeltａ_y,distance； iｎｔiｎcｘ,incｙ,uRｏw,uＣol;?deltａ_x＝x２-x1;／／計(jì)算坐標(biāo)增量 delta_y=y２-y1； uRow=x1；?ｕＣol＝ｙ1;?ｉｆ(delta_ｘ>0)ｉnｃx＝1；//設(shè)立單步方向 ｅlseiｆ(delta_x=＝0)incx=0;／/垂直線?else{ｉｎcx=-1；delta_x=-deｌta_ｘ;｝ if（delta＿y>0）incｙ＝１; ｅlｓeiｆ(delta＿y==0)incy＝0;//水平線 elｓe{ｉnｃy=-１;delｔa_y=-ｄelta_ｙ;}?ｉf（dｅlta＿ｘ>delta_y)ｄｉｓtaｎce＝dｅlta＿x;／／選取基本增量坐標(biāo)軸 ｅlｓeｄiｓtance=dｅｌta_ｙ;?fｏｒ(t＝0;t<=ｄistａncｅ+1;t++)/／畫(huà)線輸出?｛? LCD_DrａwＰｏint（uRｏw,ｕCol,color);//畫(huà)點(diǎn)??ｘerｒ+=dｅlta_x; ?yeｒr+=delｔa_y;