基于STM32波形信号发生器proteus仿真设计(仿真+程序+报告+讲解）

基于STM32波形信号发生器proteus仿真设计(仿真+程序+报告+讲解）

仿真图proteus 8.9

程序编译器：keil 5

编程语言：C语言

设计编号：C0075

讲解仿真视频：

基于STM32的波形信号发生器proteus仿真设计

主要功能：

结合实际情况，基于STM32F103单片机设计一个四种波形发生器（正弦波、方波、三角波、锯齿波）。该系统应满足的功能要求为：

(1) 可以实现四种波形：正弦波、方波、三角波、锯齿波；

(2) 通过按键进行选择，频率可以调整；

(3) LCD液晶显示；

(4)设计出来之后用Proteus软件仿真出效果；

主要硬件设备：STM32F103单片机、DAC0832数模转换芯片、矩阵键盘、LCD12864液晶屏幕。

资料下载链接（可点击）：

【腾讯文档】C0075 下载链接

以下为本设计资料展示图：

整体设计方案

四种波形发生器以STM32F103单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的处理速度，构成波形发生器系统。该系统具备将数字信号转换为模拟信号的能力。正弦波可以直接采用数学函数sin计算出来，送入单片机进行数据处理。经单片机运算后的数据送入DAC0832芯片将数字信号转换为模拟信号输出。其他的波形都可以采用自身的规律采用不同的算法实现。

图2-1 基于STM32单片机的四种波形发生器原理图

本系统硬件主要由矩阵键盘、D/A转换器、LCD12864显示系统、处理器等几部分组成。各模块的主要功能如下：

(1)矩阵键盘的功能是设置波形和频率，然后送入单片机。

(2) MCU的功能是识别键盘的数据并进行相对应的处理，然后转换出波形的数字信号和LCD显示的数据。

(3) LCD12864显示系统的功能是将设置的波形和频率显示出来。

系统的整体设计方案设计图如图2-2所示。

图2-2 系统的整体方案设计图

采用的是DAC0832芯片来做DA转换的，DAC0832将输出电压分成了0xFF(255)份，需要输出不同的波形我们需要给不同的数据，在这里我将所有的波形的一个周期分成了100份，定时器每隔一段时间中断一次，中断100次为一个周期。

正弦波采用数学计算公式sin来计算；

方波只需要在定时器前面50次给0，后面50次给最大值即可；

三角波只需要在定时器前面50次采用最大值的50分之一乘于它本身，后面50次相反即可；

锯齿波只需要在一个周期内，定时器中断一次就用他本身乘于电压最大值的100分之一即可；

测试波形如下所示：

三角波

锯齿波

方波

正弦波

程序：

main函数

#define KEY0GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_10)//读取按键0void Delay_Ms(u16 time); /***************配置Switch用到的I/O口 *******************/void Init_GPIO_Switch(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);//关闭jtag，使能SWD，可以用SWD模式调试RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);// 使能PC端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_10;//PC0 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//IO口速度为50MHzGPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; //设置成输入 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化PC0}/* Private functions ---------------------------------------------------------*/ /********************************************************************************功能名称:main*描述:主程序。*输入:无*输出:无*返回:无*******************************************************************************/int main(void){u8 i=0;RCC_ClocksTypeDef RCC_Clocks;//初始化程序RCC_Configuration(RCC_PLLMul_4);//8M*4 == 32MRCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);//获取片上时钟Init_12864(); //初始化12864液晶Key_Init();Init_GPIO_Switch();Init_GPIO_DAC0832();Data0=25;TIM3_Int_Init(50+Data0,320);//频率：32000000/ 320 ==100 000/100 == 1000 /50==20LCD_P6x8Str(3,16," Sine Wave ");LCD_P6x8Str(7,6*2,"Frequency: 15 Hz");while (1){if(KEY0){if(i!=2){__set_PRIMASK(1);GPIO_ResetBits(GPIOB, ((uint16_t)0xC000));}Key_Test();i=2;}else{if(i!=5){TIM3_Int_Init(50+Data0,320);__set_PRIMASK(0);//使能TIMx外设GPIO_ResetBits(GPIOB, ((uint16_t)0xC000));}i=5;}}}

波形信号部分

 /***************配置DAC用到的I/O口 *******************/void Init_GPIO_DAC0832(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);// 使能PC端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ((uint16_t)0x03FF);//选择对应的引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//IO口速度为50MHzGPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);//初始化PC端口GPIO_SetBits(GPIOC, ((uint16_t)0x00FF));// 高GPIO_ResetBits(GPIOC, ((uint16_t)0x00FF));// 低RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);// 使能PC端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ((uint16_t)0xC000);//选择对应的引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//IO口速度为50MHzGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化PC端口GPIO_SetBits(GPIOC, ((uint16_t)0xC000));// 高GPIO_ResetBits(GPIOC, ((uint16_t)0xC000));// 低time=0;ADC_CS_WR(0);mode=0;//默认输出正弦波freq=100;//默认频率AM=255;//最大幅度}void DAC_0832_Data(uint8_t Data){GPIO_ResetBits(GPIOC,~Data);GPIO_SetBits(GPIOC,Data);}void sine_wave(u8 location)//输出正弦波{double x=(double)location/50*PI;//把0-100放缩到0-2派(pai，没有那个符号)u8 y=(sin(x)*(AM/2)+(AM/2));//算出y，并放缩到0-254（因为ADC范围0-AM，芯片落后）DAC_0832_Data(y);}void squ_wave(u8 location)//方……{if(location<50)DAC_0832_Data(AM);elseDAC_0832_Data(0);//这个简单}void tri_wave(u8 location)//三……{//为了简化，在单周期输出V字形u8 y;if(location<50)y=(50-location)*AM/50;elsey=(location-50)*AM/50;DAC_0832_Data(y);//偶函数，当然说奇函数也没错}void saw_wave(u8 location)//锯……{DAC_0832_Data(location*AM/100);//用（100-location）也以变成反向锯齿}//通用定时器中断初始化//这里时钟选择为APB1的2倍，而APB1为36M//arr：自动重装值。//psc：时钟预分频数//这里使用的是定时器3!void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc){TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 计数到5000为500msTIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值10Khz的计数频率TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位 TIM_ITConfig(//使能或者失能指定的TIM中断TIM3, //TIM3TIM_IT_Update ,ENABLE//使能);//TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;//TIM3中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//先占优先级0级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;//从优先级3级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);//使能TIMx外设//TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);}void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断{switch(mode){case W_SINE:sine_wave((u8)(time*freq/100)%100);break;//计算出波的位置case W_SQU:squ_wave((u8)((time*freq/100)%100));break;case W_TRI:tri_wave((u8)((time*freq/100)%100));break;case W_SAW:saw_wave((u8)((time*freq/100)%100));break;}time++;if(time>=100)//计数100次time=0;}

按键识别

/************************************按键表盘为：123A 456B789C*0#D ************************************/u8 ee,Data0=0;void Key_Test(void) {int num;char Freq[3]={'\0'};num = Key_Scan();if(ee!=num)switch(num){ case 0: LCD_P6x8Str(1,1,"0"); break;case 1: LCD_P6x8Str(1,1,"1"); break;case 2: LCD_P6x8Str(1,1,"2"); break;case 3: LCD_P6x8Str(1,1,"3"); break;case 4: LCD_P6x8Str(1,1,"4"); break;case 5: LCD_P6x8Str(1,1,"5"); break;case 6: LCD_P6x8Str(1,1,"6"); break;case 7: LCD_P6x8Str(1,1,"7"); break;case 8: LCD_P6x8Str(1,1,"8"); break;case 9: LCD_P6x8Str(1,1,"9"); break;//case 'A': LCD_P6x8Str(1,1,"A");mode=0;LCD_P6x8Str(3,16," Sine Wave "); break;case 'B': LCD_P6x8Str(1,1,"B");mode=1;LCD_P6x8Str(3,16,"Square wave"); break;case 'C': LCD_P6x8Str(1,1,"C");mode=2;LCD_P6x8Str(3,16,"Ttiangular wave"); break;case 'D': LCD_P6x8Str(1,1,"D");mode=3;LCD_P6x8Str(3,16," Sawtooth Wave "); break;case '#': LCD_P6x8Str(1,1,"#"); if(Data0>=5)Data0-=5; Freq[0]=(20-Data0/5)/10+'0';Freq[1]=(20-Data0/5)%10+'0'; LCD_P6x8Str(7,6*13,Freq); break;case '*': LCD_P6x8Str(1,1,"*"); if(Data0<50)Data0+=5; Freq[0]=(20-Data0/5)/10+'0';Freq[1]=(20-Data0/5)%10+'0'; LCD_P6x8Str(7,6*13,Freq); break;}ee=num;}

资料清单：

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