【STM32F7英雄联盟大赛】多功能测试仪器-信号发生器部分的设计规划

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【STM32F7英雄联盟大赛】多功能测试仪器-信号发生器部分的设计规划 [复制链接]

     


花絮
  首先，我是非常想在论坛上分享我们的进度了，可是 学校的网络太不给力了，导致我近1个半月都上不去论坛。哈哈，吐槽的话不说了，感谢论坛管理员EEWORLD-nmg，帮我解决网络的问题。 话不多说。进入正题。。。。


前言
       我们多功能测试仪器小组，是有3个大方向：万用表，示波器和信号发生器。我呢？ 负责信号发生器部分。我们的初衷是：依靠STM32F7这个强大的开发平台，设计一款具有测量、显示以及信号生成能力的移动实验平台。关于信号发生器我准备按照以下步骤进行分享：
《第一贴：【STM32F7英雄联盟大赛】多功能测试仪器-信号发生器部分的设计规划》
《第二贴：【STM32F7英雄联盟大赛】多功能测试仪器-信号发生器部分的核心器件选型》
《第三贴：【STM32F7英雄联盟大赛】多功能测试仪器-信号发生器部分的原理图和PCB设计以及注意事项》
《第四贴：【STM32F7英雄联盟大赛】多功能测试仪器-信号发生器部分的软件代码编写以及初步调试》
《第五贴：【STM32F7英雄联盟大赛】多功能测试仪器-信号发生器部分调试情况和经验总结》
《第六贴：【STM32F7英雄联盟大赛】多功能测试仪器-信号发生器设计总结》




设计规划  
      当然，arm处理器也可以实现简单的波形发生，但是为了让我们的实验平台更具有实用性，我们决定采用DDS直接数字频率合成技术芯片，结合STM32F7来实现高性能的方波、三角波以及正弦波的生成。

多功能测试仪器-信号发生器部分的设计规划：
        1.功能规划:能够输出方波、正弦波以及三角波。
        2.方波输出要求：输出峰峰值3.3V或者5V；输出谐波尽可能的低；输出频率在保证精度的前提下，尽量提高，初步设定；如果采用片外比较器，输出频率10Mhz，精度小数点后5位。采用片内比较器，输出频率5MHz,精度小数点后6位。
        3. 正弦波输出要求：输出频率在20MHZ的情况下，输出THD<10%.精度小数点后5~6位；
        4. 三角波输出要求：输出频率在10MHZ的以下，精度小数点后5~6位；
        5. 可实现FSK调制和PSK调制，以及两者的联合调制；                                                                                     6. 可编写STM320F7开发套件的GUI,实现信号发生器的频率设置，波形选择，相位和频率调制等情况；
   总体要求：可满足一般的实验要求，以及保留适当的借口，方便信号发生器的升级。


设计原则  
     1.在实现功能的基础，尽量简化设计流程，精简器件的使用。
        2.本着学习STM320F746开发套件为出发点，充分发挥这款arm处理器的强大事件处理能力。
        3.本着易于实现的原则，充分考虑普通用户的需求，同时兼顾一些特别的用户需求，采用可分离的模块设计原则，主控板和功能板即可联合调试，又可实现分离，方便用户用自己熟悉的处理器进行调试，特别适合电子设计爱好者，对DDS的学习和应用。


设计思路  
     首先，从设计需求出发，选择设计的器件，搜集信号发生器的主流设计方法，选择适合本项目的方法。
        其次，思路确定：
        思路1:利用ARM+DA+信号调理电路，输出正弦波和方波以及三角波，但实现起来比较复杂，其精度不能保证。
        思路2:利用一些器件，比如MAX038等经典的器件，来实现波形的生成，这种设计方法，比较经典，也有很多的案例可以参考，但是此方法可能输出频率的分辨率不会很高，而且可能难以实现PSK调制，最不利的时，它需要正负双电源供电，可能不适合我们的设计。
       思路3:利用ARM+DDS+（必要的信号调理电路），输出正弦波和方波以及三角波，实现起来比较容易，输出频率精度较高，相位可调，而且易于进行PSK和FSK调制。
       综合各方面因素，我们选择了思路3进行实际的设计。



设计小结  
     从开始设计到确定设计方案的过程是整个设计过程中最关键的步骤，一旦初始设计思路确定失败，很可能前功尽弃，这里还有故事和大家一起分享：
        记得2012年浙江省电赛的时候，我是大二，当时什么也不会，用大家的话来说就是水货。我的焊工是实验室最烂的，我的单片机仅限于简单的430I/O操作，我的项目也就很简单的压控放大器VC810+tlv5638;我所在的参赛小组，我是队长，大二；另一个女孩也大二，当时基本不会焊什么东西；另外一个是我的大一小学弟，焊工挺不错，但是，知识量太欠缺了，给他布置一个任务，焊的很好，但是结果总是出不来~，而我的焊的很挫，但就是能用（哈哈）。带我们的师兄，这个人，也瞧不上我的焊工，实际估计对我也没有报什么希望。在选题上边，我执意选和大三师兄不一样的题目，记得特别清，我甚至准备退出比赛（这个，电赛的实际情况大家都是清楚的~我就不多说了，我不想太多的抱大三师兄的大腿，因为这样的成功会很假的）。多亏我的指导老师，把我留下了，他说：你就做呗，想做什么就做什么。最后我就选择了那道频率补偿电路，整个浙江省也就30组不到，因为大家都不愿意做，觉得难，我就看到题目要求少，就做，反正我不会，另外一道题目要求多，我做不了。  哇，最后还真是运气爆棚，直接搜到一个相似的解决方案图，度娘上边的，非常粗燥，当时已经第一天下午5点了，我说不行，只能这样做了。我就把我的两个队友叫出实验室，我对他们说：“这次你们就跟我干了，荣辱与共，按这个方法，可能是完蛋的；但是不按照这个方法，必然完蛋；你们相信我，咱们就开干……”。我知道他们一定会跟我干的，因为其中那个女孩当时还是我的女朋友，另外一个大一，~.~。之后，我安排那个女生去做仿真，就用TINA,因为我不想让她第一天就准备写论文。而我的小学弟，这个时候，已经被我的学长调走了~~~~~~~~我已经丧失了对他的指挥权。不过，没关系，哥哥，我自己干。
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      后来，我熬了一个通宵，第二天当其他的组还在绞尽脑汁的思考方案时，哥哥的作品新鲜出炉，频率补偿效果惊诧四方，于是乎，哥又夺回了对小学弟的指挥权，得到了更多的资源。虽然，没有频率测试仪，但是我们就拧着信号发生器一点一点的纠正频率补偿的范围，频段，这个时候那个女孩的仿真发挥了重要的作用，但是到了后来，我也不知道她的仿真到底对不对，但是我们确实实现了所有发挥的功能。专家质疑我的板子是抄的，我靠，当时哥就发飙了，尼玛，抄的板子能这么挫吗，这上边所有的电容、电阻，OPA2134，都是我和小学弟一点一点焊上去，大部分出自哥的烂手，唉，焊的真TM不忍直视，不过最后，哥胜利了。
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之后，拿了一等奖，再加上学习绩点全年级第一，大二就拿了国家奖学金，之后就是一帆风顺中的波澜不惊。
再后来，考到了南开大学~~~~在后来，当我在南开大学准备我的第一次期中考试时，我被本科的同学（我至今都不晓得是谁）骂了：他说我不配拿我们学校的十佳大学生等等。 唉，当时，真想操他娘的。
     你说，他眼瞎啊，我的成绩绩点年级名列前茅，我的主要成绩都是哥亲手操刀的。后来，我就不在乎这B了。。。
为啥呢？君子坦荡荡，我就把我的本科成绩贴上了，哈哈，让那个人自己扇自己的脸。


再后来，我在研究生一年级，又在南开大学 拿到了研究生国家奖学金，并有幸去参加周恩来奖学金的评比（周奖必然是评不上的，博士一大堆，都是7年8年的老南开）。
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  我来到eeworld大概有三四年了，我很喜欢这里的人，大神们，管理员姐姐 哥哥们。哈哈，经常的小礼物，非常的暖心。
  我说这么多不是想炫耀我多牛，我只想告诉善良的人：坚持正义，终有幸运相随。坚守道德，终会获得新生。
  同时，也真的感谢本科的导师，学长，学姐，学弟，学妹，不管你们伤害过我，还是我伤害过你，你都让我变得更坚强！只要我还活着，前进便是我唯一的方向！  
我将秉承“敬业 博学 求真 创新”的传媒精神，以及“ 允公允能，日新月异”的南开精神，为这个世界增添美丽的色彩，同时也为我自己抒写无悔的人生！ 希望，大家和我同行，为了明天更好的自己！






   

tianshuihu

呀，居然是邻居。。。

同样是电赛出身，其实我想说大学的种种，无论顺境逆境都有其价值，逆境让你成长更快，顺境让你看到了不一样的风景

传媒学子

tianshuihu 发表于 2015-12-10 18:21
呀，居然是邻居。。。

同样是电赛出身，其实我想说大学的种种，无论顺境逆境都有其价值，逆境让你成长更 ...

哈哈，说的对。  你是天大的 还是杭电的？

tianshuihu

传媒学子 发表于 2015-12-10 19:01
哈哈，说的对。  你是天大的 还是杭电的？

在天大待了两年多，现在毕业啦

littleshrimp

好漂亮的帖子，

soso

楼上+1  确实是非常漂亮的帖子，看起来也很舒服，楼主加油。

话说网络的问题，下次第一时间找我们，会更快解决哦

传媒学子

littleshrimp 发表于 2015-12-11 08:52
好漂亮的帖子，

哈哈，谢谢

传媒学子

soso 发表于 2015-12-11 09:24
楼上+1  确实是非常漂亮的帖子，看起来也很舒服，楼主加油。

话说网络的问题，下次第一时间找我们，会更 ...

嗯嗯，也可能是我们校园网的问题，比较差，，

snoweaglemcu

楼主的经历将来一定会是一段最宝贵的回忆，楼主很强，加油！

传媒学子

snoweaglemcu 发表于 2015-12-11 22:56
楼主的经历将来一定会是一段最宝贵的回忆，楼主很强，加油！

恩恩，谢谢

ihalin