CN104363006A - 一种支持多种波形输入形式的任意波形发生系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持多种波形输入形式的任意波形发生系统，其特征在于，包括：外接的输入设备、上位机处理装置和波形产生装置，其中，上位机处理装置包括：常规波形数据产生模块、非常规波形数据产生模块、外部输入波形数据产生模块和波形导入模块。本发明的有益之处在于：不但能产生一些常规的波形和非常规的波形，还可以藉由PC外接输入设备产生任意波形，使用范围广泛；上位机处理装置可以导入图片格式的波形位图，并产生波形数据，不仅方便了波形的输入，还极大的拓展了波形图形输入的可编辑性。

Description

一种支持多种波形输入形式的任意波形发生系统

技术领域

本发明涉及一种任意波形发生系统，具体涉及一种支持多种波形输入形式(例如：鼠标输入波形、手写板输入波形、数位板输入波形、波形位图导入)的任意波形发生系统，属于电子设备技术领域。

背景技术

波形发生器是一种常被用于电子线路分析与设计的信号源，是科学研究、教学实验和生产实践中不可或缺的一种实验设备。但是在实际的测试环境和领域内,除了要用到一些常规的信号波形(例如：正弦波、三角波、矩形波)外,有些时候还要用到一些不规则的信号波形，例如模拟电路中各种各样的瞬变波形、电子设备中出现的各种干扰杂波等。

在普通的波形发生器无法胜任的场合要求下,就需要用到任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator,AWG)。任意波形发生器在电路实验教学和设备检测中具有十分广泛的用途，可以为不同应用领域提供各种标准信号和非标准函数信号，尤其在变频电源、通信、电子对抗、检测仪表等装备的研制和生产中，都是必不可少的波形信号发生设备。

但是，现有的任意波形发生器并不能产生真正意义上的任意波形，只不过是对规则波形进行参数改变然后输出，比如输出梯形波或者输出可调占空比方波，或者是将规则波形进行较简单的合成，并不能进行真正意义上的任意形状的波形输出。

另外，目前的任意波形发生系统需要较大的资金投入，少则数万多则数十万，以美国Agilent安捷伦33250A任意波形发生器为例，价格达到数万，然而只能产生特定的波形，也不能达到任意波形输出。此外，此类产品往往操作繁琐，都需要经培训的专业人员来操作。

现有的任意波形发生器在实际运用上还存在不尽人意的地方。例如：有的可视化界面仅能依靠文字数据输入波形，不能直接显示输出波形，更不能直接输出波形图像；有的任意波形编辑功能不够全面，仅能满足特定的场合。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种支持多种波形输入形式(例如：鼠标输入波形、手写板输入波形、数位板输入波形、波形位图导入)的任意波形发生系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种支持多种波形输入形式的任意波形发生系统，其特征在于，包括：

外接的输入设备：用于输入产生波形数据所需要的波形图形，包括鼠标、手写板和数位板；

上位机处理装置：用于处理输入设备输入的图形信息和绘图设备导入的图片信息，并产生波形数据；

波形产生装置：用于接收上位机处理装置发送的波形数据，并按照波形数据来产生波形。

前述的支持多种波形输入形式的任意波形发生系统，其特征在于，前述上位机处理装置包括：

常规波形数据产生模块：用于产生常规波形数据；

非常规波形数据产生模块：用于产生常非规波形数据；

外部输入波形数据产生模块：用于将输入设备输入的波形图形转化成波形数据；

波形导入模块：用于导入绘图设备编辑生成的图片格式的波形位图，并产生波形数据。

前述的支持多种波形输入形式的任意波形发生系统，其特征在于，前述波形产生装置包括：

串口通讯模块、微处理器、D/A转换模块、电压转换滤波模块、以及波形输出模块，

上位机处理装置发送的波形数据经串口通讯模块接收后，在微处理器中被处理成为产生波形所需要的数字信号，数字信号经D/A转换模块转换成为波形模拟量，波形模拟量在电压转换滤波模块中进行双极化转换和滤除高频干扰，最终生成与输入图像形状一致的波形，波形由波形输出模块输出。

本发明的有益之处在于：

1、本发明的任意波形发生系统，不但能产生一些常规的波形和非常规的波形，还可以藉由PC外接输入设备产生任意波形，使用范围广泛；

2、本发明的任意波形发生系统，其上位机处理装置可以导入图片格式的波形位图，并产生波形数据，不仅方便了波形的输入，还极大的拓展了波形图形输入的可编辑性；

3、本发明的任意波形发生系统，不但成本低，而且易操作，使用十分方便。

附图说明

图1是本发明的任意波形发生系统的组成示意图；

图2是图1中的任意波形发生系统的数据处理示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参照图1，本发明的任意波形发生系统包括：外接的输入设备、上位机处理装置和波形产生装置。

参照图2，当外接的输入设备将波形图像输入完成以后，上位机处理装置将波形图像转换为波形信息并将波形信息发送给下位的波形产生装置，由波形产生装置产生相应的波形。

首先，介绍外接的输入设备。

外接的输入设备用于输入产生波形数据所需要的波形图形，其包括鼠标、手写板和数位板等通用PC外设。

利用外接的输入设备对波形进行输入，不但能增强波形的任意性，还能提高波形输入的便利性。

接下来，介绍上位机处理装置。

上位机处理装置用于处理输入设备输入的图形信息和绘图设备导入的图片信息，并产生波形数据。

上位机处理装置包括：常规波形数据产生模块、非常规波形数据产生模块、外部输入波形数据产生模块、以及波形导入模块。

下面分别介绍各模块的功能以及功能的实现过程。

常规波形数据产生模块用于产生常规波形数据，常规波形包括正弦波、锯齿波、矩形波和三角波，常规波形的频率和幅值由用户输入。

非常规波形数据产生模块用于产生非常规波形数据，非常规波形包括方波和梯形波，非常规波形的频率和幅值以及占空比都由用户输入。

外部输入波形数据产生模块用于将输入设备输入的波形图形转化成波形数据，其功能的实现过程如下：

对输入的波形图像进行分析取点，产生一个由260(4+256)、132(4+128)或68(4+64)个十六进制数据组成的一维数组，该数组包含了输入波形的全部信息，其中，数组的前4个数据为确定波形频率和幅值的数字量，数组中的剩余数据是对整个波形形状的描述，波形形状描述的数字量完全是从图像中获得。

波形导入模块用于导入绘图设备编辑生成的图片格式的波形位图，并产生波形数据，其功能的实现过程如下：

首先，导入*.bmp格式的波形图片；

然后，将导入的*.bmp格式的波形图片进行数据转化，具体的，对输入的波形图像进行分析取点，产生一个由260(4+256)、132(4+128)或68(4+64)个十六进制数据组成的一维数组，该数组包含了输入波形的全部信息，其中，数组的前4个数据为确定波形频率和幅值的数字量，数组中的剩余数据是对整个波形形状的描述，波形形状描述的数字量完全是从图像中获得。

由输入设备输入的波形信息经过上位机处理装置处理后，都将以数组的形式发送给下位的波形产生装置。

最后，介绍波形产生装置。

波形产生装置用于接收上位机处理装置发送的波形数据，(采用RS232接口)，并按照波形数据来产生波形。

波形产生装置包括：串口通讯模块、微处理器、D/A转换模块、电压转换滤波模块、以及波形输出模块。其中，

串口通讯模块用于实现上位机处理装置与微处理器之间的数据通讯。

微处理器用于接收通过串口通讯模块发送过来的含有波形信息的一维十六进制数组，并将数组存放在内部的RAM区域，然后对一维十六进制数组进行处理，参照图2，处理的过程如下：

首先，按照数组的前两位设定内部的定时器，使定时器的定时时长与波形的频率信息相匹配；

然后，根据数组的第三位和第四位设定波形的幅值；

最后，将数组中的剩下的表示波形形状的各位数据按照波形的频率信息依次发送给D/A转换模块的数据输入端。

D/A转换模块(在定时器的控制性下)用于接收微处理器发送过来的波形数字信号，并将其转换为波形模拟量。

由于D/A转换模块只能产生单极性的波形，因此有必要利用电压转换滤波模块将模拟量进行双极性转换并将其中的高频干扰滤除，最终生成与输入图像形状一致的波形。

波形产生装置产生波形的过程如下：

上位机处理装置发送的波形数据经串口通讯模块接收后，在微处理器中被处理成为产生波形所需要的数字信号，数字信号经D/A转换模块转换成为波形模拟量，波形模拟量在电压转换滤波模块中进行双极化转换和滤除高频干扰，最终生成与输入图像形状一致的波形，波形由波形输出模块输出。

由此可见，本发明的任意波形发生系统，不但可以藉由PC外接输入设备输入波形图形，还可以导入图片格式的波形位图，极大的方便了波形的输入。绘图设备通过第三方绘图软件(PhotoShop或AUTOCAD等)编辑生成波形位图，极大的拓展了波形图形输入的可编辑性。

此外，本发明的任意波形发生系统还具有低成本、易操作的优势。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种支持多种波形输入形式的任意波形发生系统，其特征在于，包括：

外接的输入设备：用于输入产生波形数据所需要的波形图形，包括鼠标、手写板和数位板；

上位机处理装置：用于处理输入设备输入的图形信息和绘图设备导入的图片信息，并产生波形数据；

波形产生装置：用于接收上位机处理装置发送的波形数据，并按照波形数据来产生波形。

2.根据权利要求1所述的支持多种波形输入形式的任意波形发生系统，其特征在于，所述上位机处理装置包括：

常规波形数据产生模块：用于产生常规波形数据；

非常规波形数据产生模块：用于产生常非规波形数据；

外部输入波形数据产生模块：用于将输入设备输入的波形图形转化成波形数据；

波形导入模块：用于导入绘图设备编辑生成的图片格式的波形位图，并产生波形数据。

3.根据权利要求1所述的支持多种波形输入形式的任意波形发生系统，其特征在于，所述波形产生装置包括：

串口通讯模块、微处理器、D/A转换模块、电压转换滤波模块、以及波形输出模块，

上位机处理装置发送的波形数据经串口通讯模块接收后，在微处理器中被处理成为产生波形所需要的数字信号，数字信号经D/A转换模块转换成为波形模拟量，波形模拟量在电压转换滤波模块中进行双极化转换和滤除高频干扰，最终生成与输入图像形状一致的波形，波形由波形输出模块输出。