當前位置：首頁 > 编程资源 > 编程问答 >内容正文

编程问答

【STM32入门】这个项目绝了，用手势来产生波形，基于手势控制的波形发生器

發(fā)布時間：2023/12/19 编程问答 36 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了【STM32入门】这个项目绝了，用手势来产生波形，基于手势控制的波形发生器小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

大家好，我是張巧龍，之前有給實驗室學生出了一道關于STM32的題：基于手勢控制的波形產(chǎn)生題，題目簡單，但綜合性較強。

有些學生完成的還不錯，個人覺得此題用來?入門?STM32再合適不過了。

展示視頻：

【入門STM32】基于手勢控制的波形發(fā)生器設計

特此放上，設計報告中的部分段落。

01?

題目要求

基于手勢控制的波形產(chǎn)生器

1.1 題目說明

以 C / C++ 為基礎，采用正點原子STM32單片機為開發(fā)平臺，編寫一個波形發(fā)生器程序，通過手勢可以控制波形相應參數(shù)（頻率、幅值、相位）。

1.2 要求

1.2.1 基本部分?

(1)? 進入一級菜單后，在屏幕上至少顯示 3 欄以上信息：手勢識別結(jié)果、按鍵產(chǎn) 生波形、手勢產(chǎn)生波形，對功能進行選擇時，左側(cè)需要有明顯的光標（可用符號*代替光標）；

進入二級菜單時，至少顯示 3 欄以上的信息，分別命名為相應功能（可參考框圖名字也可自行命名）；子菜單可以返回上級菜單（二級返回一級、一級返回初始界面）。

(2)??完成一級菜單下的手勢識別功能；在二級菜單下，結(jié)合手勢識別模塊，完成九種手勢識別：上、下、左、右、前、后、順時針、逆時針，識別結(jié)果顯示在屏幕上以及串口上位機，通過手勢可以控制開發(fā)板載LED亮滅。?

(3)? 完成一級菜單下的按鍵控制波形產(chǎn)生功能；在二級菜單下，結(jié)合 STM32 內(nèi) 置 DAC，完成波形產(chǎn)生功能（三角波、正弦波、方波），并通過按鍵可以調(diào)整波形參數(shù)（頻率、幅值、相位）

1.2.2??發(fā)揮部分?

(1)??完成一級菜單下的手勢控制波形產(chǎn)生功能；在二級菜單下，結(jié)合 STM32 內(nèi) 置 DAC，完成波形產(chǎn)生功能（三角波、正弦波、方波），并通過手勢可以調(diào)整波形參數(shù)（頻率、幅值、相位）

(2)??系統(tǒng)代碼簡短，注釋較多，可讀性強，界面美觀。?

(3)??自行發(fā)揮（此部分必須要體現(xiàn)出參賽人員多做了工作）

02?

系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)包括LCD顯示屏模塊、ATK-PAJ7620手勢識別模塊、放大模塊、電源模塊、交互模塊、控制模塊。通過上述六大模塊實現(xiàn)正弦波、三角波、方波的產(chǎn)生與控制。

各模塊之間聯(lián)系如下圖所示，LCD顯示模塊、電源模塊、控制模塊、手勢識別模塊、交互模塊同時作用于整個系統(tǒng)。保證系統(tǒng)進行正確的界面顯示、系統(tǒng)控制和系統(tǒng)的正常運行。

放大模塊連接在STM32波形輸出端，用于放大輸出波形，提高波形輸出的調(diào)節(jié)范圍，增加系統(tǒng)實用價值。

系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)實物圖

2.2? 系統(tǒng)總體設計思路

各模塊之間聯(lián)系如下圖所示，LCD顯示模塊、電源模塊、控制模塊、手勢識別模塊、交互模塊同時作用于整個系統(tǒng)，保證系統(tǒng)進行正確的界面顯示、系統(tǒng)控制和系統(tǒng)的正常運行。

放大模塊連接在STM32波形輸出端，用于放大輸出波形，提高波形輸出的調(diào)節(jié)范圍，增加系統(tǒng)實用價值。

系統(tǒng)總體設計思路

2.3??波形產(chǎn)生關鍵模塊

用DAC來產(chǎn)生波形，系統(tǒng)使用的是STM32F103自帶的DAC。為了提高DAC轉(zhuǎn)換的速度，使用DMA傳輸波形數(shù)據(jù)，DMA的觸發(fā)傳輸使用的是定時器的中斷。

系統(tǒng)使用的正弦波波形數(shù)據(jù)是通過math.h函數(shù)計算得到的數(shù)組，三角波通過自定義函數(shù)計算波形數(shù)據(jù)，這兩個波形一個周期內(nèi)采樣了250個數(shù)據(jù)點；

而方波的則不同，方波每個周期只改變兩次DAC的值。

當用戶通過交互界面改變幅值參數(shù)時，會重新計算波形數(shù)據(jù)數(shù)組。當用戶改變頻率參數(shù)時，會重新計算DMA定時器的周期。波形的輸出和關閉則是通過改變DMA定時器中斷使能和DMA傳輸使能實現(xiàn)。

DAC模塊運行過程

波形函數(shù)為void Wave_Form_Init(u16 v,float flo,int s,int xf)。

參數(shù)為v：頻率、flo：幅值、s：相位、xf：波形。

波形函數(shù)的作用是根據(jù)傳入的參數(shù)計算各波形的兩個周期的數(shù)據(jù)，通過DMA傳輸給DAC進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。

傳輸?shù)臄?shù)字信號范圍為0~4095，對應輸出的電壓為0~3.25V。系統(tǒng)將根據(jù)參數(shù)計算出250個數(shù)據(jù)作為一個周期的數(shù)據(jù)，計算公式為：

其中wave為儲存數(shù)據(jù)的數(shù)組，A為幅值參數(shù)、t為時間。

調(diào)用此函數(shù)時需要傳遞相應參數(shù)，函數(shù)會計算出兩個周期的數(shù)據(jù)點，然后經(jīng)過DMA將數(shù)據(jù)快速傳入DAC，從而可輸出不間斷的波形。

波形函數(shù)的執(zhí)行流程圖如下2-3所示:

波形函數(shù)運行流程圖

2.4? 手勢識別模塊

采用ATK-PAJ7620手勢識別模塊，用于識別手勢指令進行手勢控制。?

03?

系統(tǒng)功能演示

3.1??菜單顯示演示

系統(tǒng)設計了多級菜單和初始化界面，界面美觀、合理，顯示內(nèi)容多樣。提升控制便捷性，顯示過程不閃屏。

菜單包括初始界面、一級菜單、二級菜單、三級功能界面。

展示如下：

3.2? 波形產(chǎn)生演示

系統(tǒng)波形產(chǎn)生穩(wěn)定，且可以在屏幕上顯示，但是由于波形頻率，峰值等參數(shù)調(diào)節(jié)范圍大，屏幕顯示需要不斷放大縮小。

3.3??相位移動演示

相位移動功能是通過與零相位波形比較才能在示波器中識別出，為此單片機將輸出兩個波形，其中標準波形相位恒為零，輸出波形相位隨參數(shù)調(diào)節(jié)而變化。

04?

遇見的問題與解決方案

4.1?相位調(diào)節(jié)問題

第一是相位調(diào)節(jié)后的波形與原波形相似，無法判斷波形相位改變是否與調(diào)節(jié)位置一致。

第二是相位調(diào)節(jié)的實質(zhì)是將波形左右平移，相對于DAC來說就是將一個周期中波形數(shù)字信號起始位置改變。但操作起來較為麻煩、

未解決上述問題，系統(tǒng)打開兩個DAC通道，同時輸出波形，兩波形參數(shù)一直，但相位不同。對比波形相位不會改變，另一波形相位跟隨參數(shù)的變換而變化從而解決了相位改變無法觀測問題。

在計算波形數(shù)據(jù)時，250個數(shù)字信號為一個周期，系統(tǒng)定義的傳遞數(shù)字信號的數(shù)組為500個數(shù)字信號。前后250個數(shù)據(jù)是一樣的。

再使用DMC傳遞數(shù)組數(shù)據(jù)。但只傳輸250個，根據(jù)相位的變化改變傳輸?shù)钠鹗嘉恢脧亩鴮崿F(xiàn)了相位移動。

4.2 波形函數(shù)與LCD顯示函數(shù)內(nèi)存沖突

在調(diào)試系統(tǒng)過程中發(fā)現(xiàn)波形產(chǎn)生函數(shù)，與LCD顯示函數(shù)存在內(nèi)存沖突問題，導致波形產(chǎn)生函數(shù)通過DMA傳遞的數(shù)據(jù)會被影響，改變，從而導致了輸出波形失真或不輸出波形。另外還存在一些其他函數(shù)會影響開發(fā)的波形產(chǎn)生函數(shù)。

為解決波形產(chǎn)生問題，系統(tǒng)將波形函數(shù)中傳輸數(shù)字信號的數(shù)字定義為靜態(tài)變量，在系統(tǒng)運行之前分配靜態(tài)儲存空間給該數(shù)組，使數(shù)值儲存空間不會受其他函數(shù)影響。

調(diào)整了波形函數(shù)調(diào)用位置，使該函數(shù)的調(diào)用皆在LCD顯示函數(shù)之后。采用上述解決方法后，波形產(chǎn)生正常。

05?

最后

由于篇幅有限，過多的細節(jié)在此不放了，有需要詳細設計報告以及代碼的，請加微信：great_xiaolong，加好友記得備注。

精彩推薦：點擊圖片即可跳轉(zhuǎn)閱讀

帶學生參加電賽，5個國一，2個國二！15個省獎！

大快人心，盜版串口芯片CH340的被判刑了，公司被罰400萬！

模塊化編程到底有多重要？

電烙鐵焊錫到底有沒有毒？

-END-

我是張巧龍，一名教電子的大學老師，歡迎關注！