2023电赛H题小结_23年电赛h题dds复位解决频漂

2023电赛H题小结

一、导入

  参加了今年的电赛，赛前也准备了许久，各种驱动、外设的使用、pid等等,等到时候正式参赛再学习具体需要哪方面的逻辑进行组合，可惜，最后还是有所欠缺，没能获奖，但是基本还是做了许多，不是很甘心最后的结果，最近也没有什么机会能重新继续进行下去，便于此先行小结。

大致流程描述如下：
加法器叠加->stm32的AD转换->fft->DA输出->AD与DA进行比较延时实现同频

二、题目重述

原题位置：https://res.nuedc-training.com.cn/topic/2023/topic_102.html

  简要概括就是将两个信号通过加法器进行相加，再通过分离电路分离出来两个信号，最后将输入与恢复的输出同频显示在示波器上。
  输入信号为三角波和正弦波，频率10k~100kHz，步进为5kHz，峰峰值不小于1V。
  *能控制A’和B’的初相位差（均为正弦波，且频率A是B的整数倍），分辨率5°，0~180可调。

三、解决办法

3.1 加法器

  这部分简单，网上随便就能找到，主要问题就是要选个合适的运放，因为100kHz也不低，需要带宽够避免失真，一般直插的TL082、5532就行。注意要双电源供电，一般这种运放只有双电源时才有最好的效果，单电源等效的双电源也不行（可能当时是我电路有问题，各位到时可以自己试试）；而且输入信号是正弦波有负值的。双电源可以用芯片max7660或是max660产生，或是供电就是双的。
  叠加后要送入单片机，一般都是0-3.3V或是0-5V的供电，所以要给输入一个直流偏置，运放实现。

3.2 分离装置

  通过单片机的AD、DA实现，由于当时只会stm32F1系列，故基于此进行之后流程，F4系列有更高级的DSP库可以更简单实现相应功能，同时也有全硬件、dds的处理方法。

3.2.1 AD

  首先是AD，默认的时钟是72M，而stm32F1的AD时钟频率要低于14M，所以分频后最快为12M，按照采样时间计算公式计算T=1.5＋12.5个周期，最少14个周期，所以最后采样频率为$ \frac{12}{14} $kHz，不方便计算同时容易丢失精度，所以将默认72M改为56M，这样按照上述方法就可得到1M的采样率，这样即使是最高100K的输入每周期也能有10个采样点。
  由于这个操作是不断进行的所以要使用DMA不断地读入才能保证1M的采样率还不影响主程序的进行。

3.2.2 fft

  对输入的叠加后的信号进行fft变换即可得到两个峰值，即对应的两个频率，可以用matlab先行仿真保证逻辑正确再写入单片机的程序内，避免将来产生问题时困惑。
  其次stm官方也提供了fft的库，直接下载导入对应位置即可使用，这里直接采用256个点的fft。

3.2.3 DA

  得到频率后就可以进行输出了，同样设置输出的频率为1M，输出模拟量时有个技巧，不在输出的时候现算，提前设置静态数组，将对应频率的波形数据写入，用空间换时间（速度），输出时直接调用。

3.2.4 同频

  这样的输出还是有问题，由于信号发生器与单片机并不同源，所以不可能同频，会有几十Hz的差异从而产生飘移。
  解决方法采用卷积。将输入信号的波形与标准波形进行卷积，即可知道差距是多少，因为只有两波形完全重合之时卷积结果才是最大的，找准这个点就可知道要如何调节，即延时（周期-最大值位置）后重新输出。不断进行此操作即可同频。但同时还要注意会有半个相位的问题。
  这些处理过程切记要写在DMA之外，不然…呵呵

四、资源备份

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