利用普中V5.5开发板设计一个随机信号发生器，能够产生类似高斯白噪声、突发脉冲两种随机信号，通过按键可以切换两种信号。

Question

利用普中V5.5开发板设计一个随机信号发生器，能够产生类似高斯白噪声、突发脉冲两种随机信号，通过按键可以切换两种信号。用PC机屏幕作为示波器显示屏，编写上位机程序，实现信号波形的显示，水平/垂直刻度单位可调，实现波形的灵活显示。结合信号与系统知识，分析产生的随机信号的频率特性（频谱范围）。
求proteus仿真图及完整代码

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

要完成这个项目，我们将分步骤进行，包括硬件配置、软件编程和上位机显示部分。首先，我们关注于开发板的编程，之后是上位机的实现。

硬件配置

• 普中V5.5开发板：确保你有此开发板以及必要的连接线。
• 按键模块：用于信号类型的选择。
• 串口线：用于与PC机通信。

开发板编程

随机信号生成

在C语言中，我们可以使用rand()函数来生成伪随机数。对于高斯白噪声和突发脉冲，我们需要不同的方法。

1. 高斯白噪声

#include <stdlib.h>
#include <math.h>

double gaussianNoise(double mean, double stdDev) {
    static int iset = 0;
    static double gset;
    double fac, rsq, v1, v2;

    if (iset == 0) {
        do {
            v1 = 2.0 * ((double)rand() / RAND_MAX) - 1.0;
            v2 = 2.0 * ((double)rand() / RAND_MAX) - 1.0;
            rsq = v1 * v1 + v2 * v2;
        } while (rsq >= 1.0 || rsq == 0.0);

        fac = sqrt(-2.0 * log(rsq) / rsq);
        gset = v1 * fac;
        iset = 1;
        return v2 * fac * stdDev + mean;
    } else {
        iset = 0;
        return gset * stdDev + mean;
    }
}

2. 突发脉冲

int pulseBurst(int dutyCycle, int period) {
    static int lastTime = 0;
    int currentTime = (int)(micros() / 1000); // 假设micros()返回毫秒数

    if (currentTime - lastTime > period) {
        lastTime = currentTime;
        return rand() % 100 < dutyCycle ? 1 : 0;
    }
    return 0;
}

3. 按键控制

假设按键连接到GPIO端口，我们可以设置一个状态变量来切换信号类型。

int signalType = 0; // 0 for Gaussian, 1 for Pulse Burst
void checkButton() {
    if (digitalRead(BUTTON_PIN) == LOW) {
        signalType = !signalType;
        delay(100); // Debounce
    }
}

上位机程序

使用Python和matplotlib库来接收数据并显示波形。

import serial
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.animation import FuncAnimation

ser = serial.Serial('COM3', 9600)

fig, ax = plt.subplots()
xdata, ydata = [], []
ln, = plt.plot([], [], 'ro')

def init():
    ax.set_xlim(0, 2*np.pi)
    ax.set_ylim(-1, 1)
    return ln,

def update(frame):
    line = ser.readline().decode().strip()
    if line:
        value = float(line)
        xdata.append(len(xdata))
        ydata.append(value)
        ln.set_data(xdata, ydata)
        ax.relim()
        ax.autoscale_view(True,True,True)
    return ln,

ani = FuncAnimation(fig, update, frames=None,
                    init_func=init, blit=True)
plt.show()

Proteus仿真

由于文本限制，无法提供详细的Proteus仿真图，但你可以在Proteus中创建一个包含开发板、按键和串口的简单电路，并将上述代码上传到虚拟开发板上进行测试。

请根据实际硬件配置调整代码中的引脚定义和串口参数。这只是一个基础框架，可能需要根据具体的开发板文档进行相应的调整。