【某多功能信号发生器的硬件和软件设计案例2300字】

某多功能信号发生器的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u19151某多功能信号发生器的硬件和软件设计案例 1109411.硬件电路设计 1248081.1STM32主控电路及液晶显示电路 1226431.2系统电源模块及DDS电源 240601.3AD9854信号源模块 328081.4控制模块 38451.5串口模块 4133792.系统软件设计及调试 437622.1Keil软件的介绍 4178912.2系统软件设计 5249672.2.1软件流程图 5196832.2.2系统软件设计原理 525982.3信号产生的程序 5260582.4测试仪器 692822.5指标测试 645152.2.1正弦波指标测试 6144212.2.2方波指标测试 8317892.6测试结果 81.硬件电路设计硬件电路使用AD软件设计完成的。主要包括STM32主控电路，稳压电路，串口电路显示电路，按键电路，AD9854电路。AD软件除了不仅包括；额ProtelDXP和Protel99SE在内的之前版本的优点和功能之外，还对其进行了改进并且增加了很多高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界面，全面集成了SOPC设计实现功能和FPGA设计功能，这样就可以使工程设计人员将系统设计中的PCB与FPGA设计和嵌入式设计集成在一起。由于AD软件在继承先前Protel软件功能的基础上，还综合了嵌入式系统软件设计和FPGA设计功能，故AD软件对计算机的系统要求要高一些。1.1STM32主控电路及液晶显示电路复位电路及晶振电路，如图8图8复位及晶振电路PD2作为液晶背光控制端口。具体电路如下图9所示：图9主控LCD12864电路如图10所示：图10液晶1.2系统电源模块及DDS电源本系统需要采用MIC5219作为稳压芯片如图11：图11系统稳压源DDS模块需要采用AM1117线性稳压芯片如图12：图12DDS稳压电源1.3AD9854信号源模块信号输出共有三路，分别输出方波、正弦波、三角波。输出接口用SMA接头，配合N头转接屏蔽线最终连接示波器如图13：图13AD9854信号源1.4控制模块本设计采用5个独立的按键作为选择控制模块，用于调节信号的频率，如图14：图14按键1.5串口模块本设计采用CP2102作为TTL电平转换芯片用于串口测试，如图15：图15串口电路系统供电采用USB供电方式，如图16：图16USB接口2.系统软件设计及调试2.1Keil软件的介绍Keil5是美国公司出品的ARM系列嵌入式芯片，且是一款友好和强大的C语言软件开发系统，C语言在可维护性上、结构性、功能上、可读性有明显的优势，因此简单易学且容易使用。Keil提供了包括连接器、库管理、宏汇编、C编译器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。如果使用C语言编程，那么Keil特别适合，即使不使用C语言而使用汇编语言编程，其强大的软件仿真调试工具、方便易用的集成环境也会提高你的工作质量、效率。Keil5软件提供丰富的功能强大的集成开发调试工具和库函数。Keil5生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的代码很紧凑，容易理解，在开发大型软件时更能体现出其高级语言的优秀程度2.2系统软件设计系统软件部分主要包括了各种信号的设置和控制，具有友好的界面操作菜单。2.2.1软件流程图软件流程如下图17所示：开始开始初始化频率设计DDS转换波形输出图17系统软件流程图2.2.2系统软件设计原理我们要设计软件，需要和硬件电路结合起来进行分析，根据已设计的硬件电路判断剩下的那部分需要进行软件设计，这样下来，就可以用简单的代码使电路更完整，因用代码产生数字信号能够有效的减少电路的复杂程度。在进行软件设计时，需要先对要设计的软件进行总体规划，从功能上来分，可以将软件分为执行软件和监控软件。执行软件能完成一些实质性的功能，如计算、测量、打印、输出控制和通信等等。而监控软件主要进行的则是协调各个执行模块与操作者之间的关系。这两种软件种执行软件与硬件电路有较紧密的联系其设计比较偏重算法和效率。在进行软件总体规划时需要进行软件分析，此时需要将各个模块都一一列举出来，且对每一模块进行定义，此时还要将每个模块用到的数据结构和数据类型也一起进行规划。在执行模块规划好之后就需要监控程序了，根据键盘的设计和和系统的功能，选择最为合适的一种监控程序结构。这样来看，执行程序相对来说较为容易编程，而监控程序很容易就出现一些问题。这就好比工厂中员工和厂长，操作员工相对来说是比较容易的，而当厂长就比较困难了。系统软件还可分为前台程序和后台程序，前台程序是一些实时性较高的内容，如中断和定时系统，后台程序就是一些对实时性要求不高的内容，如主程序和要调用的子程序。故一般将显示程序，打印程序，监控程序等于操作者打交道的程序放在后台程序中。还可以为了系统节电和抗干扰而将全部的程序放在前台程序上。2.3信号产生的程序AD9854通过不同的时序控制产生不同频率的信号，通过程序控制产生各种波形的数字信号，进而产生所需频率的方波和正弦波，正弦波通过电路进行滤波形成三角波，产生正弦波的程序如下：ucharcount;ucharAdress;Adress=0x04;Freq_convert(Freq); for(count=6;count>0;) { AD9854_WR_Byte(Adress++,FreqWord[--count]);} AD9854_WR_Byte(0x21,Shape>>8); AD9854_WR_Byte(0x22,(uchar)(Shape&0xff)); AD9854_WR_Byte(0x23,Shape>>8); AD9854_WR_Byte(0x24,(uchar)(Shape&0xff)); AD9854_UDCLK=1;AD9854_UDCLK=0;2.4测试仪器本设计可以采用上海秀芹电子仪器有限公司研制的CA1022双通道数字实时存储示波器。CA1022示波器向用户提供了简单而且功能清晰的前面板，其具有优异的技术指标且有多功能的特性。CA1022示波器的通道标度和位置旋钮符合传统仪器的使用习惯，该示波器还具有自动扫描的功能，按下AUTO键之后可立即获得适合波形显示的挡位。CA1022示波器的前面板上有旋钮和功能按键，屏幕右边有5个菜单按键，这些案件可以设置当前菜单的选项；再往右的按键就时功能键，这些按键可以获得特定的功能应用或其他的功能菜单。CA1022双通道数字实时存储示波器的前面板结构如图18所示：图18前面板控制及功能2.5指标测试2.2.1正弦波指标测试以1Hz为测试点测试结果如图19：图191Hz正弦波以1KHz为测试点测试结果如图20：图201KHz正弦波以1MHz为测试点测试结果如图21：图211MHz正弦波以10MHz为测试点测试结果如图22：图2210MHz正弦波2.2.2方波指标测试以1KHz为测试点测试结果如图23：图231KHz方波以10MHz为测试点测试结果如图24：图2410MHz方波2