简易信号发生器11.doc

PAGE 2 北 京 交 通 大 学 学 报 第 卷 最新精品文档，知识共享！ 最新精品文档，知识共享！ 嵌入式系统及应用实验报告 简易信号发生器 作者：学号： 班级：电子1001 学院：电子信息工程学院 作者：学号： 班级：电子1003 学院：电子信息工程学院  简易信号发生器 北京交通大学.北京.100044 摘 要：本实验所设计的“简易信号发生器”在硬件上是基于“嵌入式开发平台”实验箱，其上搭载有ST公司的基于ARM Cortex-M3内核的微控制器芯片 STM32 F103 ZET6 。方案中使用此芯片作为主控芯片，控制矩阵键盘进行输入操作，同时控制LCD液晶进行图形用户界面的显示以及控制DAC芯片进行模拟波形的输出，除此之外使用MCU内部输出PWM 波形，从而输出方波。软件编程使用IAR编程环境，对实验平台上的硬件编写相应的初始化函数和驱动函数等。最后使用示波器对输出的波形进行测量与评估。 关键词：嵌入式开发；ARM；简易信号发生器；DAC； 中图分类号： 文献标志码：A  信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的仪器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。 本方案所设计的“简易信号发生器”能够产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波。方案中，主要通过定时器产生一定的时延来触发 DMA ，将一个已编好的“波形数组”通过 DMA 传送给 DAC 芯片产生模拟波形输出。程序中通过改变定时器的时延，即可改变输出波形的频率。此外，还编写了用户图形界面——基于 LCD 液晶的显示操作界面。 1 系统总体设计 本章阐述“简易信号发生器”的整体设计方案，包括系统概述、设计要求、整体框图等。 1.1 系统概述 本方案所设计的“简易信号发生器”所使用的硬件资源主要为实验室的“嵌入式开发平台”实验箱，其上搭载有ST公司的基于ARM Cortex-M3内核的微控制器芯片 STM32 F103 ZET6 。实验中使用此芯片为主控芯片，并使用实验平台上的外围电路（包括DAC、LCD、BNC 端子等）来搭建电路，实现“简易信号发生器”的功能。 1.2 设计要求 设计一个“简易信号发生器”，需要满足以下设计要求： （1）设置用 STM32 的 PWM 输出引脚输出脉冲波形。波形频率范围：1Hz-100KHz，3 位有效数字精度。占空比 1-99% ，两位有效数字。利用按键和 LCD 显示，设定频率和占空比。（输出取自蜂鸣器的跳线端子）。 （2）利用电路板上 DAC 芯片 ADS7302 和 STM32 的 DMA 功能，将计算得到的模拟波形缓冲数据，通过 DAC 的通道 A 发送出去，在电路板 DA1 BNC 端子测量输出波形。注意输出模拟波形数据要使 DAC芯片8位满幅度，DAC 接受无极性源码0-255。 （3）在 LCD 上给出对脉冲输出和模拟输出的设定界面，用户可以指定信号参数，包括脉冲信号频率和占空比，模拟信号频率，调幅信号载频、调制频率和调制系数等。 1.3 整体框图 由系统的整体设计要求，规划“简易信号发生器”的整体框图如下：  2 硬件设计及实现 本章详细阐述设计“简易信号发生器”所使用的硬件电路平台，硬件电路的选用为软件的编程实现提供基础。 2.1 整体硬件方案 本方案所使用的硬件电路主要为实验室的“嵌入式开发平台”实验箱，如图 2-1 所示，其上搭载有ST公司的基于ARM Cortex-M3内核的微控制器芯片 STM32 F103 ZET6 ，并搭配了 LED流水灯、LCD 液晶模块、独立按键、矩阵键盘模块、AD转换模块、DA转换模块、USART通信模块等电路，方便各种嵌入式实验的开发与调试。 图2-1 “嵌入式开发平台”实验箱 本实验方案中，将使用此开发平台的核心板（MCU）模块、矩阵键盘模块、LCD液晶模块、DA转换模块。下文将详细说明这些模块的特性与使用。 2.2 核心板模块 核心板搭载了 STM32 F103 ZET6 芯片，如图 2-2 所示。此芯片是意法公司（ST）出品的32位微控制器，使用 ARM 32位的 Cortex‐M3 内核，提供了最高 72MHz 工作频率，提供 3.3V 逻辑，适应通用板设计，能够高效地完成该实验平台所需的处理工作。 图2-2 STM32 F103 ZET6 核心板 对于本