基于stm32的信号发生器设计

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1、基于STM32的信号发生器设计姓名：李维学号：1311082144指导老师：李宏学院：信息学院专业：集成电路工程基于STM32的信号发生器设计摘要本系统以单片机STM32F107为控制核心,通过按键输入所需波形参数的数字量,然后由STM32F107自带的DA把数字量转换成模拟量来调整波形的幅值、频率及方波的占空比；电压步进100mV,频率步进50Hz，方波占空比可调；按键应用的是独立按键，用来切换波形、时钟，幅值，频率以及占空比；其频率的调解就是调节其中断间隔的时间，幅值就是调节其数字的大小；为了波形的合成，采用的点的个数都是128个；

2、显示部分采用TFT液晶，实时显示其波形名称，幅值、频率以及占空比参数变化。1设计任务设计完成一个频率振幅可调的正弦波、方波和三角波信号发生器。2设计要求2.1基本要求（1）根据ADC的值（8位）来设定输出信号的幅值，幅值范围0-3.3V，设定的幅值显示在LCD上。（2）输出信号的频率范围为100Hz-1KHz，128个点。（3）可通过按键或触摸笔切换输出信号类型。（4）在LCD上显示当前时间、日期及温度（内部温度传感器）。2.2拓展要求（1）方波的占空比可调。（2）用触摸笔在LCD上画出波形，并实现次波形的输出。3方案论证及选择3.1信

3、号产生部分方案一：采用模拟分立元件或单片压控函数发生器，可以产生正弦波、方波、三角波，通过调整外部元件可以改变输出频率，但采用模拟元器件由于元件分散性太大，因而产生频率稳定性较差，精度低，地抗干扰能力低，成本高，而且灵活心性较差，不能实现任意波形以及波形运算输出等智能化的功能。方案二：使用集成函数发生器芯片ICL8038。芯片ICL8032能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种不同的波形，将他作为信号发生器。它是电压控制频率的集成芯片，失真度很低。可输入不同的外部电压来实现不同的频率输出。为了达到数控的目的，可用高度的DAC来输出电压以

4、控制正弦波的频率。方案三：采用锁相式频率合成方案，锁相式频率合成一个高稳定度和精确度的大量离散技术，他在一定程度上解决了既要频率稳定精确又要频率在较大的范围内可调的矛盾，但是频率受VCO可便频率范围的影响，高低频率比不可能做的很高，而且只能产生正弦波或方波。方案四：直接数字频率合成技术（DDS）。DDS是一种纯数字化方法。它现将所需正弦波一个周期的离散样点的幅值数字量存入ROM中，然后按一定的地址间隔读出，并经ＤＡ转换器形成模拟正弦波，再经低通滤波器得到质量较好的信号。方案五：利用函数将波形的点数据保存在芯片的RAM中，根据所要的波形的

5、频率计算出它的周期，经计算得到在定时器定时时间固定的前提下产生一个完整的波形所需要的输出的点数，这样数据指针可以根据点数的数量来进行移动，得到频率准确、切换快速的信号。VCO不能实现稳定频率信号的输出并且难于数字控制。并且电容、电阻参数随温度等其他因素的影响，频率稳定度以及电路的稳定度都较低，实现也比较复杂，不予采纳。虽然ICL8038可很好的实现频率输出的控制，但查看ICL8038的设计资料可知频率输出范闹为0.01Hz～1kHz不能达到题目的要求，故不予选用。PLL方案和DDS方案都能实现100Hz～1KHz的稳定的信号输出，．且能

6、达到较小的频率步进，但是PLL的动态特性却很差，在频率改变时，环路从小稳定到稳定的过程有时间问延迟。相比较而言，DDS的频率输出范围一般低于PLL，且杂散也大于PLL方案，但DDS信号源具有输出频率稳定度高、精度更高、分辨率更高且易于程控等优点，且频率改变不存在失调过程，尽管有杂散干扰，只需在输出级加滤波器仍可以得到质量很好的波形。而方案五集中了上述四个方案的各个优点，因此采用方案五来实现波形信号的产生。3.2幅度进行调整部分方案一：用高速模拟乘法器实现采用AD835高速模拟乘法器，来实现模拟调制。模拟乘法器AD835的-3dB截止频率

7、为250MHz，能够满足题日的要求。但是AD835的差分输入范围仅为±1V，因此必须对输入信号进行预处理，这样在增加硬件的同时，又加大了设计的难度。方案二：采用高速的D/A转换器在STM32f107中集成着一个高速的D/A转换器，我们可以直接在软件中设置一个幅度的参数来改变输出波形的幅度大小。综上所述，采用方案二，虽然增加了软件的难度，延迟了波形的输出时问，但是可以不用外加硬件拓展，节省了成本。3.3对频率调整部分方案一：通过在存储芯片ROM中保存不同频率信号的信号发生点数，在频率切换时调用ROM中所存储的不同点数模块来实现频率的切换。

8、方案二：在存储芯片RAM中保存由软件实时产生的波形点数，通过所取的点数的不同来决定发生的波形的频率。由于设计中的信号要进行不断的改变，因此波形的数据不能存储在ROM中，应该存储RAM中，因此采用方案二的设计