CN106444962A - 一种画图任意波形信号发生器 - Google Patents

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王守华
陆明炽
张志刚
李云柯
何锦文
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    • G06F1/02—Digital function generators
    • G06F1/022—Waveform generators, i.e. devices for generating periodical functions of time, e.g. direct digital synthesizers

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Abstract

本发明公开一种画图任意波形信号发生器，主要由上位计算机、串行接口、下位单片机、第一数模转换模块、第二数模转换模块和运放加法器组成；其中上位计算机通过串行接口与下位单片机连接；下位单片机的其中一个输出端经由第一数模转换模块连接运放加法器的其中一个输入端，下位单片机的另一个输出端经由第二数模转换模块连接运放加法器的另一个输入端；运放加法器的输出端输出模拟信号。本发明具有界面友好、操作简便和易于升级等特点。

Description

一种画图任意波形信号发生器
技术领域
本发明涉及信号发生器技术领域，具体涉及一种画图任意波形信号发生器。
背景技术
任意波形信号发生器是一种常用的新型电子设备，可以根据用户需求产生各类试验信号,模拟一些极具破坏性的爆炸试验来满足重复测试的需要，避免重复多次试验导致人力物力投入增加的问题。然而，目前所使用的任意波形信号发生器是通过模拟法合成和DDS直接合成方式获得任意波形信号，其所有模拟波形数据均在单片机中实现,并且受限于单片机的运算速度和能力，现有的任意波形信号发生器往往名不符实，只能产生几种诸如方波、三角波、正弦波、锯齿波、噪声等典型信号。此外，现有任意波形信号发生器还存在操作不便和难以升级的问题。
发明内容
本发明所要解决的是现有任意波形信号发生器存在信号有限、操作不便和难以升级等问题，提供一种画图任意波形信号发生器。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种画图任意波形信号发生器，主要由上位计算机、串行接口、下位单片机、第一数模转换模块、第二数模转换模块和运放加法器组成；其中上位计算机通过串行接口与下位单片机连接；下位单片机的其中一个输出端经由第一数模转换模块连接运放加法器的其中一个输入端，下位单片机的另一个输出端经由第二数模转换模块连接运放加法器的另一个输入端；运放加法器的输出端输出模拟信号。
作为改进，所述任意波形信号发生器还进一步包括椭圆低通滤波器，该椭圆低通滤波器的输入端与运放加法器的输出端连接，椭圆低通滤波器的输出端输出平滑的模拟信号。
上述方案中，所述串行接口为RS232串行接口。
上述方案中，所述下位单片机为STC12C5A60S2控制器。
上述方案中，所述上位计算机为通用计算机。
与现有技术相比，本发明通过上位机画出试验波形并定义信号参数，并将波形数据通过串行接口发给下位机，最后进行D/A转换生成相应的模拟信号。所有模拟波形数据在计算机中完成，相比于模拟法合成和DDS直接合成方式，具有界面友好、操作简便和易于升级等特点。
附图说明
图1为一种画图任意波形信号发生器原理框图。
图2为另一种画图任意波形信号发生器原理框图。
具体实施方式
实施例1：
一种画图任意波形信号发生器，如图1所示，由上位计算机、串行接口、下位单片机、第一数模转换模块、第二数模转换模块和运放加法器组成。其中上位计算机通过串行接口与下位单片机连接。下位单片机的其中一个输出端经由第一数模转换模块连接运放加法器的其中一个输入端，下位单片机的另一个输出端经由第二数模转换模块连接运放加法器的另一个输入端。运放加法器的输出端形成所需的模拟信号。在本发明优选实施例中，所述上位计算机为通用计算机，所述下位单片机为STC12C5A60S2控制器。采用通用串行接口RS232完成上位机和下位机之间的通信，实现PC数据发送和参数调整功能。
上述任意波形信号发生器在使用时，在上位计算机的人机界面手动绘制波形和设置参数，并通过串行接口将波形数据发到下位单片机中。此外，在上位计算机中，除了实现模拟信号波形画图外，还要进行幅度/周期调节、信号模式选择、以及波形文件保存和重新调出发生等设置。下位单片机对上位计算机送来的波形数据进行处理。采用一路D/A转换即第一数模转换模块合成所需的模拟信号，该模拟信号在通过运放加法器后，实现双极性信号输出。同时采用另一路D/A转换第二数模转换模块输出接运算放大器的电压参考端，用来调节参考电平以满足所模拟信号的电压范围，使之与上位计算机所绘制的电压幅度量化值成比例。
实施例2：
一种画图任意波形信号发生器，如图2所示，由上位计算机、串行接口、下位单片机、第一数模转换模块、第二数模转换模块、运放加法器和椭圆低通滤波器组成。其中上位计算机通过串行接口与下位单片机连接。下位单片机的其中一个输出端经由第一数模转换模块连接运放加法器的其中一个输入端，下位单片机的另一个输出端经由第二数模转换模块连接运放加法器的另一个输入端。运放加法器的输出端连接椭圆低通滤波器的输入端。椭圆低通滤波器的输出端输出所需的模拟信号。在本发明优选实施例中，所述上位计算机为通用计算机，所述下位单片机为STC12C5A60S2控制器。采用通用串行接口RS232完成上位机和下位机之间的通信，实现PC数据发送和参数调整功能。
上述任意波形信号发生器在使用时，在上位计算机的人机界面手动绘制波形和设置参数，并通过串行接口将波形数据发到下位单片机中。此外，在上位计算机中，除了实现模拟信号波形画图外，还要进行幅度/周期调节、信号模式选择、以及波形文件保存和重新调出发生等设置。下位单片机对上位计算机送来的波形数据进行处理。采用一路D/A转换即第一数模转换模块合成所需的模拟信号，该模拟信号在通过运放加法器后，实现双极性信号输出。同时采用另一路D/A转换第二数模转换模块输出接运算放大器的电压参考端，用来调节参考电平以满足所模拟信号的电压范围，使之与上位计算机所绘制的电压幅度量化值成比例。所需的模拟信号最后再通过椭圆低通滤波器，使模拟信号输出得以平滑。

Claims (5)

1.一种画图任意波形信号发生器，其特征在于：主要由上位计算机、串行接口、下位单片机、第一数模转换模块、第二数模转换模块和运放加法器组成；其中上位计算机通过串行接口与下位单片机连接；下位单片机的其中一个输出端经由第一数模转换模块连接运放加法器的其中一个输入端，下位单片机的另一个输出端经由第二数模转换模块连接运放加法器的另一个输入端；运放加法器的输出端输出模拟信号。
2.根据权利要求1所述的一种画图任意波形信号发生器，其特征在于：还进一步包括椭圆低通滤波器，该椭圆低通滤波器的输入端与运放加法器的输出端连接，椭圆低通滤波器的输出端输出平滑的模拟信号。
3.根据权利要求1所述的一种画图任意波形信号发生器，其特征在于：所述串行接口为RS232串行接口。
4.根据权利要求1所述的一种画图任意波形信号发生器，其特征在于：所述下位单片机为STC12C5A60S2控制器。
5.根据权利要求1所述的一种画图任意波形信号发生器，其特征在于：所述上位计算机为通用计算机。
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