信号采样与恢复电路板

摘要：前两天测试了GP8500这款可以将PWM波形转换成模拟电压的芯片。下面基于这颗芯片，制作一个用于课堂演示信号采样与恢复的电路板。用于下学期课堂演示。

一、前言

前两天测试了GP8500这款可以将PWM波形转换成模拟电压的芯片。下面基于这颗芯片，制作一个用于课堂演示信号采样与恢复的电路板。用于下学期课堂演示。

二、电路设计

演示电路设计还是以 STC32F12为主,利用 GP8500将单片机输出的 PWM 转换成模拟信号.电路板上增加一个3.3V的 LDO, 作为设定频率电位器的参考电压. 使用 TypeC USB插座与计算机通讯. 下面,设计单面电路板, 适合一分钟制板,一分钟之后得到测试电路板,焊接清洗之后进行软件调试.

不知道为什么，单片机始终无法稳定的通过USB与计算机相连，继而无法下载单片机软件。现在怀疑是增加了这个TypeC的接口引起的问题。为了解决这个问题，接下来，现将TypeC接口去掉，重新制作电路板，焊接测试。

很可惜，焊接之后，仍然无法稳定的进行下载程序。这是否说明 STC32F系列的单片机，它的开发过程的确不太稳定。

最终，没有别的办法，还是决定将核心的MCU最终修改为 STC32G 单片机，另外，在调试的过程中，还发现了前面容易犯错的一个问题，那就是GP8500，它对应的使能端，必须接低电平，而不是高电平。造成这个问题的原因，就是元器件中对应管脚的文字容易造成误解。重新制版之后，焊接电路板，清洗之后进行调试，接下来进行软件开发。

三、输出信号

现在单片机的内部工作时钟频率为 35MHz，设置PWM的周期为 3500，所以对应的PWM频率为 10kHz 。设置PWM更新中断，为了检测是否中断正常。在中断中改变LED的状态。通过示波器，检测 LED 的信号。验证了软件中断正常了。

下面，在PWM中断中，使用一个 0 到 99 的计数器，计算出以正弦波规律变化的占空比，更新 PWM 占空比比较数值之后，最终，可以产生占空比为正弦波的PWM波形。在GP8500的模拟输出中，可以看到稳定的 100Hz的正弦波。

▲ 图1.3.1 输出100Hz正弦波

还是通过LED，测量一下计算正弦函数的时间。因为 STC32G中没有硬件三角函数加速器，所以，计算sine函数需要比较长的时间。上面黄色信号为 LED信号，高电平表明了中断中计算三角函数消耗的时间，可以看到计算时间占用了中断 75%的时间，因此，设置PWM的频率为 10kHz 也已经达到了 STC32G单片机的上限了。

▲ 图1.3.2 计算正弦波所需要的时间

下面，启动单片机的ADC功能。读取外部电位器的电压。利用该电压，设置输出信号的频率，从 50Hz逐步增加到 2000Hz。现在的信号的输出频率为10kHz。能够看到输出信号最高频率可以达到 2kHz。下面，将输出模拟信号的更新频率修改为 2kHz。可以看到，通过改变电位器，实际输出的信号频率，从最低一直变化到1kHz，然后又重新降低到很低的频率。