中期答辩报告

1、西安电子科技大学通信工程学院本科生毕业论文（设计）中期进展报告（ 2016 届）题 目 基于STM32的DDS信号发生器设计学生姓名 专 业 通信工程 学 号 指导教师 2016 年 4 月1、毕业设计工作是否更换题目及是否按开题报告预定的内容及进度安排进行未更换题目，是按开题报告预定的内容及进度安排进行2 目前已完成的研究工作及结果（内容要详实充分）（1）解了这一题目的研究目的和意义信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电信号的设备，在科技领域和生产实践中有着广泛的应用。在面向各种电信系统以及相关设备的检测活动中，包括振幅特性、频率特性、传输特性及其它相关电参数，信号发生器是不可或缺的。

2、信号发生器在通信、测量 雷达、控制教学等领域应用十分广泛。不论是在生产、科研还是在教学上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具。而且，信号发生器的设计方法多，设计技术也越来越先进，随着我国经济和科技的发展，对对应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求，信号发生器已成为测试仪器中至关重要的一类，因此，开发信号发生器具有重大意义（2）了解了国内外信号发生器的发展现状。在20年代电子设备刚出现时，信号发生器就产生了。到了40年代，随着技术的发展，出现了测试各种接收机的标准信号发生器，使其从定性分析仪器发展成定量分析测量仪器。60年代时就出现了函数发生器，这一阶段的信号发生器多采用模拟电子技

3、术，且只能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。自从70 年代出现微处理器后，信号发生器的功能扩大了，并能产生较复杂的波形。此时的信号发生器多采用微处理器对DA进行控制即可得到各种简单波形。在80年代以后，随着数字技术的日益成熟，绝大部分的信号发生器采用数字电路，从一个频率基准的数字合成电路产生可变频率信号。集中真正高性能的函数信号发生器出现在90年代末，HP公司推出了型号为HP770S的信号模拟装置系统，它是由HP8770A任意波形数字化和HP1770A波形发生软件组成。信号发生器技术发展至今，引导技术潮流的仍是日本横河、Agilent、Tektronix等国外的几大仪器公司。美国

4、的FLUKE公司的FLUKE-25型函数发生器是现有的测试仪器中最具多样性功能的几种仪器之一，它和频率计数器组合在一起，在任何条件下都可以给出很高的波形质量，能给出低失真的正弦波和三角波，还能给出过冲很小的快沿方波，其最高频率可达到5MHz，最大输出幅度可达到10Vpp。 国内也有不少公司已经有了类似的仪器。如南京盛普仪器科技有限公司的SPF120DDS信号发生器，华高仪器生产的HG1600H型数字合成函数任意波形信号发生器。国内信号发生器起步晚，但发展至今，已经渐渐跟上国际的脚步，能够利用高新技术开发出达到国际水平的高性能多功能信号发生器。（3）确定了最终设计方案 信号的产生由STM32强大

5、的12位DAC和丰富的外部中断资源完成。采用DDS方法，任何频率的波形都可看做由一系列的采样点所组成，可以事先将各波形的数据点存储在RAM中，然后通过DMA将这些数据传到DAC中进行转化，产生波形。通过改变DA转换器输入数字量大的速率或是取点数量来实现频率可调。通过将原始数据乘以一个比例系数重新保存到新的位置，并将新地址与DAC转化寄存器的地址通过DMA控制器关联，即可实现幅度可调。通过控制按键可以控制频率和幅度的步进，并在液晶屏上显示实时数据。（4）目前研究结果系统框图LCD显示模块MCU控制模块按键模块信号输出模块 MCU控制模块 系统的MCU采用STM32F103ZCT6作为控制模块，主

6、要完成按键扫描、信号输出、LCD显示等。STM32系列单片机具有内置DAC转换器和DMA控制器，并有最高72MHz的主频，可完成较高频率信号的稳定输出。按键模块使能STM32的定时器2（TIM2），TIM2中断服务函数为Library->src->stm32f10x_it.c中的“void TIM2_IRQHandler(void)”， TIM2中断，用于按键扫描。 采用定时器实现按键扫描，可以大大提高CPU效率。下图给出了采用定时器中断实现扫描按键的流程图 LCD 显示模块本设计通过LCD12864显示波形信息，MCU与LCD12864通过串行方式传输数据，当波形发生变化时立即更

7、新LCD显示信息，实现了人机界面的交互。信号输出模块 DAC是12位数字输入，电压输出的数字/模拟转换器。DAC可以配置为8位或12位模式。DAC模块有2个输出通道，每个通道都有单独的转换器。DMA用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输。无须CPU干预，数据可以通过DMA快速地移动，这就节省了CPU的资源来做其他操作。 两个DMA控制器有12个通道(DMA1有7个通道，DMA2有5个通道)，每个通道专门用来管理来自于一个或多个外设对存储器访问的请求。还有一个仲裁器来协调各个DMA请求的优先权。本实验DAC工作在12位模式，数据设置成右对齐。信号输出采用定时器触发DMA传

8、输数据到DAC寄存器的方式，可大大降低信号输出对CPU的占用率并提高波形的精准性。DAC信号输出的流程图如下 目前已编程实现了正弦波的产生，而且波形频率幅度可调，下图为示波器显示的波形3. 后期拟完成的研究工作及进度安排（要有可行性）通过多次实验和调试，最终实现了正弦波的产生。希望通过类比正弦波的实现方法再完成方波和三角波，并实现各波形频率幅度可调。通过按键可以选择切换波形，调节波形的幅度和频率，并通过液晶屏显示当下的幅度、频率、波形等信息。用工具Altium Designer画出PCB。最后整理资料，完成毕业设计报告。4存在的困难与问题在按键扫描模块中如何切换波形，并改变各波形的频率和幅度。如何实现波形不失真的同时让频率范围更宽。如何做到步进更精确。安装工具Altium Desi