CN102033568B - 多功能信号发生器及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多功能信号发生器及其实现方法，该方法包括：提供控制芯片、可编辑的计算机系统、耦接在控制芯片和计算机系统之间且用以实现数据传输的通讯模块及接受控制芯片的输出参数并将其转化为有驱动能力信号的驱动器。这样，由于计算机系统是可以编辑的，就可以根据实际需要编写出多电平方波及非周期的方波信号，扩大信号发生器的性能。

Description

多功能信号发生器及其实现方法
【技术领域】
本发明涉及一种信号发生器，尤其涉及一种多功能方波信号发生器及其实现方法。
【背景技术】
目前，多数方波信号发生器只能产生单一的电平及单一周期的方波信号，这样，不但满足不了用户对多电平及非周期信号的需求，也不能使发生器直接作为驱动信号直接驱动电子设备，
因此，有必要提出一种新的多功能信号发生器及其实现方法来解决上述问题。
【发明内容】
本发明需解决的技术问题在于提供一种能输出多电平方波信号、且方波信号中同时包括高频部分和低频部分的多功能信号发生器及其实现方法。
本发明是通过这样的技术方案实现的：
一种多功能信号发生器，其包括控制芯片、可编辑的计算机系统、耦接在控制芯片和计算机系统之间且用以实现数据传输的通讯模块及与控制芯片的输出端相连的驱动器，所述通讯模块接收计算机系统输出的信号并将其传递至控制芯片以进行信号的数据处理，所述驱动器接收控制芯片输出的信号并将其转化为所需的有驱动能力的方波信号。
一种多功能信号发生器的实现方法，该多功能信号发生器输出的信号为方波信号，该方波信号包括周期信号和非周期信号，且所述方波信号的电平至少为两个，其中，该实现方法包括如下步骤：
A、提供一有核心控制能力的控制芯片；
B、提供可以编辑的计算机系统，在所述计算机系统上编写所需的方波信号的参数，所述参数主要包括电平时间、电平数量、频率及占空比；
C、提供通讯模块，将所述通讯模块耦接在所述计算机系统的输出端和控制芯片的输入端之间，用以实现信号的数据传输；
D、提供驱动器，该驱动器与控制芯片的信号输出端相连，用以将接受的数据转化为所需的有驱动能力的方波信号。
作为本发明的一种改进，所述控制芯片为FPGA芯片或单片机。
作为本发明的一种改进，所述FPGA芯片外部搭配有Flash存储器。
作为本发明的一种改进，所述计算机系统是以LabVIEW软件为开发平台的系统。
作为本发明的一种改进，所述通讯模块包括通讯总线及控制器。
作为本发明的一种改进，通讯总线为USB2.0或RS232或RS485，所述控制器为USBFT245BL。
作为本发明的一种改进，所述驱动器采用基于MOSFET管的H桥驱动电路。
作为本发明的一种改进，所述方波信号包括高频信号和低频信号两部分。
本发明具有以下优点：通过本发明获得的方波信号可以具备多电平及非周期性，且连续的方波信号中既可以有低频部分也可以有高频部分；同时，其驱动器处理后，信号具有很强的驱动能力，可以直接驱动电机等负载。这样，不但可以扩大信号发生器的适用范围，还可以增强其性能，尤其对电机寿命的测试起到了很好的作用。
【附图说明】
图1为本发明多功能信号发生器及其实现方法的原理框图；
图2为本发明多功能信号发生器及其实现方法的电路图；
图3(a)为本发明多功能信号发生器输出的多电平信号方波图；
图3(b)为本发明多功能信号发生器输出的含有低频和高频两部分信号的方波图；
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的多功能信号发生器主要包括控制芯片、可编辑的计算机系统、耦接在控制芯片和计算机系统之间且用以实现数据传输的通讯模块及接受控制芯片的输出参数并将其转化为有驱动能力信号的驱动器。同时，本发明的信号发生器为方波信号发生器。
一并参照图2，上述多功能信号发生器的实现方法包括如下步骤：
A、提供一有核心控制能力的控制芯片，在本实施例中选用有很强灵活编辑能力的FPGA(Field-Programmable Gate Array，即现场可编辑逻辑门阵列)芯片为核心控制芯片，其高层次的内置模块和记忆体使基于该控制芯片的电子产品有更好、更随意地可配置性和编辑性。当然，也可以选用单片机。
B、提供一可以编辑的计算机系统，本实施例中，选用LabVIEW软件为开发平台，当然也可以选用LabWindows等其他开发软件。在基于LabVIEW的计算机系统上编写所需的方波信号参数，该参数包括电平时间、电平数量、频率及占空比等。
C、提供通讯模块，本实施例中，通讯模块包括通讯总线和控制器两部分，通讯总线选用USB2.0串行通讯总线，控制器选用USBFT245BL型号芯片，USB2.0连接在上述计算机系统的输出端和USB控制器之间，并将接受来的信号通过八位数据传输传递至FPGA芯片以进行信号的数据处理。
D、提供驱动器，本实施例中的驱动器是采用基于MOSFET管的H桥驱动电路，该驱动器与控制芯片的数据输出端相连，并通过六路开关将数据传递至驱动器的数据输入端，用以将接受的数据转化为所需的有驱动能力的方波信号。
当然，通讯总线也可以选用通讯协议为RS232或RS485的总线传输。
在本实施例中，FPGA芯片外部还搭配有Flash数据存储器，用以当脱离计算机系统后，Flash数据存储器可将之前储存的数据供应给FPGA芯片，保持其继续正常工作，但此方法仅限于一种程序控制下的方波，若想改变方波的形态，还得继续连接计算机系统并用以编程控制。
本发明的信号发生器输出的方波信号包括周期信号和非周期信号，如图3(a)所示，该方波信号的电平个数为三个，分别为3.5V、1.6V和-2.4V，故可实现多电平方波信号的输出。参照图3(b)，连续的方波信号中包括高频信号和低频信号两部分，且高频信号和低频信号之间可相差几百KHz。这样，可以有利于电机寿命的测试。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多功能信号发生器，其特征在于：该多功能信号发生器包括控制芯片、可编辑的计算机系统、耦接在控制芯片和计算机系统之间且用以实现数据传输的通讯模块及与控制芯片的输出端相连的驱动器，所述通讯模块接收计算机系统输出的信号并将其传递至控制芯片以进行信号的数据处理，所述驱动器接收控制芯片输出的信号并将其转化为所需的有驱动能力的方波信号。
2.一种多功能信号发生器的实现方法，该多功能信号发生器输出的信号为方波信号，该方波信号包括周期信号和非周期信号，且所述方波信号的电平至少为两个，其特征在于：该实现方法包括如下步骤：
A、提供一有核心控制能力的控制芯片；
B、提供可以编辑的计算机系统，在所述计算机系统上编写所需的方波信号的参数，所述参数主要包括电平时间、电平数量、频率及占空比；
C、提供通讯模块，将所述通讯模块耦接在所述计算机系统的输出端和控制芯片的输入端之间，用以实现信号的数据传输；
D、提供驱动器，该驱动器与控制芯片的信号输出端相连，用以将接受的数据转化为所需的有驱动能力的方波信号。
3.根据权利要求2所述的多功能信号发生器的实现方法，其特征在于：所述控制芯片为FPGA芯片或单片机。
4.根据权利要求3所述的多功能信号发生器的实现方法，其特征在于：所述FPGA芯片外部搭配有Flash存储器。
5.根据权利要求2所述的多功能信号发生器的实现方法，其特征在于：所述计算机系统是以LabVIEW软件为开发平台的系统。
6.根据权利要求2所述的多功能信号发生器的实现方法，其特征在于：所述通讯模块包括通讯总线及控制器。
7.根据权利要求6所述的多功能信号发生器的实现方法，其特征在于：通讯总线为USB2.0或RS232或RS485，所述控制器为USBFT245BL。
8.根据权利要求2所述的多功能信号发生器的实现方法，其特征在于：所述驱动器采用基于MOSFET管的H桥驱动电路。
9.根据权利要求2述的多功能信号发生器的实现方法，其特征在于：所述方波信号包括高频信号和低频信号两部分。
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