摘要：跟着电子技能的不断发展与前进，现代的电子丈量、通讯体系越来越需求有高精度和灵敏的正弦信号源进行丈量和调试。为了满意外场试验对便携式信号产生器的需求，运用直接数字组成技能，经过ARM芯片STM32完结对DDS芯片ML2035的操控，产生从0～25 kHz的正弦信号。定论标明，运用ARM和ML2035构成的正弦信号源的频率具有精度高的特色，规划办法关于特定场合的运用具有学习含义。
关键词：正弦信号源;STM32;DDS;ML2035
正弦信号产生器是一种广泛运用的信号源。跟着电子技能的不断发展与前进，现代的电子丈量、通讯体系越来越需求有高精度和灵敏的正弦信号产生器进行丈量和调试。而ARM芯片在当今由于其高性能、低成本、低功耗，可扩展性强，正被广泛运用于快捷式仪器的规划。因而，为了满意对仪器快捷、灵敏及待机时间长等的要求，文中运用DDS技能经过ARM操控，规划了一种便携式的正弦信号产生器，该信号产生器的频率范围在0～25 kHz，频率分辨率为1 Hz，输出起伏为5 V。
1 体系整体规划计划
对体系整体规划计划充沛了解的基础上，依照模块化的规划思维，合理区分各个不同单元待完结的功用，然后形成了体系整体计划规划框图，如图1所示。
此计划的作业原理及各部分的功用如下：
1)电平转化模块首要是完结232电平缓TTL电平的转化，以便经过串口把检测到的有效值发送到上位机界面进行同步显现。
2)ARM处理器是整个计划的操控中心，选用的是STM32芯片。其接纳操作人员经过上位机软件宣布的各种操作指令以及从按键上输入的指令，依照这些指令的要求，操控信号产生芯片产生所需的起伏、频率信号。
3)按键模块是操控体系中人机交互的一部分，选用的是4个独立键盘。操作人员经过键盘输入想要产生波形的参数，送给处理器进行处理。
4)显现模块选用NOKIA5110液晶显现屏显现模块。是即将产生的波形信息运用显现屏进行显现，能够使操作人员很直观的知道波形的幅值和频率。
5)DDS模块是组成所需频率的组成器，该模块选用的ML2035芯片。模块经过ARM处理器进行操控产生所需的频率。
6)信号扩大模块完结对信号的起伏扩大，满意正弦信号幅值实践运用的需求。
2 体系硬件规划
2.1 处理器电路规划
处理器电路规划包含STM32F103RCT6芯片所用外围管脚衔接、晶振电路规划、去耦电路规划、复位电路规划、JTAG调试电路规划。
2.1.1 晶振电路
晶振是为处理器STM32供给频率基准的%&&&&&%，归于最小体系中不可或缺的一部分。晶振电路用于向处理器供给作业时钟。本体系最小体系晶振电路即时钟源包含两部分：
1)在引脚OSC_IN和OSC_OUT跨接晶振Y1和电容C16、C17一起构成电容三点式振荡电路;
2)在引脚PC14和PC15跨接晶振Y2和电容C17、C18一起构成电容三点式振荡电路。
本体系运用无源晶振8MHz作为体系的主振荡器，一个32.768kHz的晶振作为内置实时时钟(RTC)振荡器。晶体振荡器的衔接如图2所示。
2.1.2 去耦电路
电路中存在模仿和数字电源，需求参加电感和%&&&&&%组成去耦电路。STM32中有3组VDD/VSS管脚，有1组VDDA/VSSA管脚。虽然一切的VDD和一切VSS在内部相连，在芯片外部依然需求衔接一切的VDD和VSS。模仿电源与数字电源去耦电路如图3所示。
2.1.3 复位电路
复位电路的根本功用是让体系上电时供给复位信号，直至电源安稳后，吊销复位信号。本体系选用简略的“RC+按键”复位方式，该复位电路能够完结上电主动复位和手动按键复位。如图4为复位电路原理图。
2.1.4 JTAG电路
规范的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为方式挑选、时钟、数据输入和数据输出线。体系的JTAG除了上面的4 线外，还与处理器衔接接了测验体系复位信号线TRST，而且还有必要把测验时钟回来信号RTCK拉低。体系20针JTAG电路衔接如图5所示。
2.2 DDS模块电路规划
DDS芯片挑选ML2035，本产生器输出的低频信号首要由STM32经过SPI1接口来操控ML2035产生。ML2035原理图如图6所示。ML2035的外围晶振选用6.5536 MHz能够满意技能要求，运用的是STM32的SPI1接口。PA5为SPI1的时钟端(SCK)，PA6为主机输入从机输出端(MISO)，PB4(NSS)为从机挑选端。
2.3 显现电路规划
在NOKIA5110液晶显现屏中能够显现出信号源的频率和幅值，本体系LCD和STM32之间选用的是SPI串行数据传输，选用直接背光的方式，液晶显现电路的规划如图7所示。
2.4 按键电路规划
选用4个独立按键，每个按键占用一条I/O线，按键与处理器的PA0～PA3进行衔接，按下为0，不按为1，如图8按键电路所示。按键电路首要完结4个功用，对初始化的频率值加、减和挑选+5 V、+10 V输出。
2.5 信号扩大电路规划
选用LM321规划信号扩大电路。LM321是高增益，内部频率补偿运算扩大器。信号扩大电路图如图9所示。
2.6 平转化电路的规划
RS-232C电平与单片机的TTL电平不匹配，通讯时有必要对两种电平进行转化。体系运用的是处理器的串口1，所以处理器的PA9和PA10还要与MAX232进行衔接。电平转化电路原理图规划如图10所示。
3 体系软件规划
3.1 ML2035驱动程序
ML2035驱动程序是经过处理器STM32的SPI1口发送操控字给ML2035，包含SPI1的初始化程序和SPI1读写程序，程序如下：
3.2 显现与接口软件程序
3.2.1 NOKIA5110液晶显现程序
NOKIA5110液晶显现程序的流程图如图11所示，本体系写NOKIA5110显现程序选用CPIO模仿SPI。
程序代码编写如下：
3.2.2 按键扫描程序
按键扫描程序顺次扫描4个按键，运用一个u8变量的低4位存储扫描成果，假如对应位上的按键被按下，则该方位0，不然，置1;然后处理扫描成果，顺次判别u8变量的低4位，假如某个按键被按下，则做出相应的处理。按键程序流程图如图12所示。
按键扫描部分程序如下：
4 体系调试
由DDS的根本原理能够知道，输出的正弦信号将有或许呈现差错。可是本体系对精度要求适当高，所以进行了信号的精度测验。关于不同的参阅时钟，将产生不同程度的频率差错，表1列举了ML2035在0～25 kHz频率范围内，不同输出信号产生的差错。
从表1中能够看出，在小于100 Hz，相对差错较小，根本满意条件。在100～25 000 Hz，或许由于搅扰信号加强，试验仪器差错、人为因素产生的差错，导致差错相对较大，可是没超越5 Hz。
5 定论
体系以DDS模块为研讨目标，根据ARM处理器、DDS技能、显现技能、EDA技能等完结高精度、便携且操作简略便利的正弦信号产生模块的规划。试验成果标明，运用DDS技能，有低成本、低功耗、频率切换时间短，频率分辨率高级特色;ARM处理器STM32芯片运用于信号源规划，具有操控功用强，电路简略等特色;ML2035芯片所产生的正弦信号能到达很高的精度，且易于调试，因而它被广泛用于正弦信号产生模块的相关范畴，为规划便携信号源供给了杰出的芯片挑选。
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