CN202841079U - 脉冲信号发生器和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于脉冲信号发生器和系统，其中的脉冲信号发生器包括：电平转换模块，与上位机连接；数据处理芯片如单片机，与电平转换模块连接，接收上位机通过电平转换模块传输来的幅度、占空比、频率和增益参数；两个数字模拟转换器，均和数据处理芯片连接，其中，一个数字模拟转换器接收数据处理芯片传输来的脉冲信号的幅度、占空比和频率参数，并输出对应的脉冲信号；另一个数字模拟转换器接收数据处理芯片传输来的增益参数，并输出对应的模拟量直流信号；存储模块，与数据处理芯片连接，接收并存储数据处理芯片传输来的幅度、占空比、频率和增益参数。本实用新型在能够实现脉冲信号可调的情况下，降低了脉冲信号发生器的体积及实现成本。

Description

脉冲信号发生器和系统

技术领域

本实用新型涉及脉冲信号发生技术，特别是涉及基于数据处理芯片如单片机的脉冲信号发生器和脉冲信号发生系统。

背景技术

脉冲信号是一种具有周期性的离散信号，最常见的脉冲信号为方波形式的信号。脉冲信号由于其既可以表示信息，也可以作为载波，还可以作为各种数字电路以及高性能芯片的时钟信号，因此，现有的很多电子设备都会使用到脉冲信号。

目前，产生脉冲信号的方法通常为：利用晶振产生振荡信号，对晶振产生的振荡信号进行限幅和分频处理，输出方波。

利用上述方法产生的脉冲信号具有频率固定、占空比为50%且不可调等特点。如果需要的脉冲信号并不是一种固定不变的形式，则上述脉冲信号产生方式就不能满足该要求，而需要使用一种特定的仪器。

发明人在实现本实用新型过程中发现：现有的仪器具有功能多、可靠性高以及性能稳定等优点；但是，由于仪器本身的体积比较庞大，因此不适合使用于某些应用场景下，如对于很多电子设备的机箱而言，机箱的内部空间是非常有限的，通常，仪器并不能够被放置于机箱中；另外，仪器本身的价格较高，从而会提升产品的成本或者压缩产品的利润空间。

有鉴于上述现有的脉冲信号产生方式存在的技术问题，发明人基于从事此类产品设计制造多年的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的脉冲信号发生器和系统，能够克服现有的脉冲信号产生方式存在的技术问题，使其更具实用性。经过不断的研究设计,并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于，克服现有的脉冲信号产生方式存在的技术问题，而提供一种新型结构的脉冲信号发生器和系统，所要解决的技术问题包括，在能够实现脉冲信号可调的情况下，降低脉冲信号发生器的体积以及实现成本。

本实用新型的目的及解决其技术问题可采用以下的技术方案来实现。

依据本实用新型提出的一种脉冲信号发生器，主要包括：电平转换模块，与上位机连接；数据处理芯片，与所述电平转换模块连接，接收上位机通过电平转换模块传输来的幅度、占空比、频率和增益参数；两个数字模拟转换器，均和数据处理芯片连接，其中一个数字模拟转换器接收数据处理芯片传输来的脉冲信号的幅度、占空比和频率参数，并输出对应的脉冲信号；另一个数字模拟转换器接收数据处理芯片传输来的增益参数并输出对应的模拟量直流信号；存储模块，与数据处理芯片连接，接收并存储所述数据处理芯片传输来的幅度、占空比、频率和增益参数。

本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

较佳的，前述的脉冲信号发生器，其中脉冲信号发生器还包括：乘法器，与输出脉冲信号的数字模拟转换器连接，接收脉冲信号发生器外部输入的信号和数字模拟转换器输出的脉冲信号，并输出调制后的信号；跳线模块，接通/断开乘法器与输出脉冲信号的数字模拟转换器之间的连接。

较佳的，前述的脉冲信号发生器，其中所述数据处理芯片为：单片机。

较佳的，前述的脉冲信号发生器，其中所述单片机为型号为C8051F040的单片机。

较佳的，前述的脉冲信号发生器，其中所述数字模拟转换器为至少8位的数字模拟转换器。

较佳的，前述的脉冲信号发生器，其中所述数字模拟转换器为型号为DAC0832的数字模拟转换器。

较佳的，前述的脉冲信号发生器，其中所述存储模块为型号为FM24CL64的存储模块。

较佳的，前述的脉冲信号发生器，其中所述单片机基于RS485接口通过电平转换模块与上位机连接。

本实用新型还提出一种脉冲信号发生系统，包括：上位机和上述脉冲信号发生器，所述上位机向脉冲信号发生器输出幅度、占空比、频率和增益参数。

借由上述技术方案，本实用新型的脉冲信号发生器和系统至少具有下列优点及有益效果：本实用新型通过设置包含有电平转换器、数据处理芯片如单片机、两个数字模拟转换器以及存储模块的脉冲信号发生器，使上位机可以根据实际的应用场景向单片机下发相应的控制参数，这样，数据处理芯片可以根据其接收到的控制参数向数字模拟转换器下发相应的控制信号，以使数字模拟转换器能够根据其接收到的控制信号产生相应的脉冲信号，简单方便的实现了脉冲信号的可调；另外，存储模块中存储的控制参数不仅可以供上位机查询，还可以使脉冲信号发生器在下次开机时继续使用最近一次使用的控制参数进行正常的工作；从而本实用新型提供的技术方案在实现了脉冲信号可调的情况下，有效降低了脉冲信号产生装置的体积以及实现成本，非常适于实用。

综上所述，本实用新型在技术上有显著的进步，并具有明显的积极技术效果，成为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征以及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型的脉冲信号发生器和系统的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的脉冲信号发生器和系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本实用新型的脉冲信号发生器和系统的结构如附图1所示。

在图1中，脉冲信号发生系统包括：上位机和脉冲信号发生器，而脉冲信号发生器主要包括：电平转换模块1、数据处理芯片如单片机2、两个数字模拟转换器3-1和3-2以及存储模块4。可选的，该脉冲信号发生器还可以包括：乘法器5和跳线模块6。

其中，电平转换模块1与上位机和单片机2分别连接，单片机2除了与电平转换模块1连接之外，还与两个数字模拟转换器3-1和3-2以及存储模块4连接，乘法器5与数字模拟转换器3-1连接，跳线模块6可以设置于乘法器5与数字模拟转换器3-1之间，即乘法器5通过跳线模块6与数字模拟转换器3-1连通。

在下面的描述中，以单片机为数据处理芯片为例，对本实用新型的脉冲信号发生器和系统进行说明，该数据处理芯片还可以为PLC等可以执行软件程序的器件。

电平转换模块1主要用于上位机与单片机2之间进行信号交互的电平转换，以保证基于不同电平的信号可以在上位机与单片机2之间传输。

单片机2可以通过其串口（如UART的RS485接口）与电平转换模块1连接。单片机2主要用于通过电平转换模块1接收上位机传输来的控制参数，并根据其接收到的控制参数进行相应的处理，从而向数字模拟转换器3-1和3-2提供相应的控制信号，以实现上位机对脉冲信号等的控制。

上述的控制参数如脉冲信号设置参数以及发射机增益等。脉冲信号设置参数可以具体为幅度、占空比以及频率。

单片机2可以采用keil4编译环境进行编译，单片机2接收到的上位机传输来的基于传输协议的控制信息的一个具体的例子如下述表1所示：

表1

由上述表1可知，上位机向单片机2传输的控制信息可以为数据帧的形式，该数据帧的帧头为0x7e、地址（即地址码）为0x01、频率（即频率控制字或者增益电压）为0xff和0xe1、幅度为0xcc、占空比（即计数次数1）为0x14、增益（即发射机增益）为0x11、校验和为0X50以及帧尾为0x81。上述校验和为：帧头到占空比（计数次数1）之和。当然，该校验和也可以采用其他方式设置。

单片机2在确定其接收到的数据帧为正确的数据帧后，将数据帧中的脉冲信号设置参数（频率、幅度和占空比）传输至数字模拟转换器3-1处，并将数据帧中的增益传输至数字模拟转换器3-2处。另外，单片机2还可以将数据帧中的脉冲信号设置参数和增益存储在存储模块4中。

在本实用新型中，上位机可以为用户提供友好的人机图形界面，从而通过该友好的人机图形界面可以使用户方便的确定需要下发的控制参数。

上位机所执行的操作的一个具体的例子：用户使用上位机时，首先选择打开串口方式，其中，可供选择的串口可以包含有com0-com9；其次，用户可以通过手动输入数字方式或者通过鼠标滚轮滑动方式，设置一组设置参数，在点击确认键后，该组设置参数通过串口和电平转换模块传输至单片机2。另外，在没有人为设置参数或刚刚开机启动本系统时，上位机向单片机2传输当前设置参数查询请求，从而单片机2根据该请求从存储模块4处获取当前的设置参数，并向上位机返回当前的设置参数，显示在上位机（如上位机的监控模块）上。

数字模拟转换器3-1主要用于根据单片机2传输来的脉冲信号设置参数输出对应的脉冲信号。数字模拟转换器3-1输出的脉冲信号可以直接作为脉冲信号发生器的输出，向外部输出；数字模拟转换器3-1输出的脉冲信号也可以提供给乘法器5，从而乘法器5的输出作为脉冲发生器的输出。

数字模拟转换器3-2主要用于根据单片机2传输来的增益信息对外输出对应的模拟量直流信号。

存储模块4主要用于接收单片机2传输来的控制参数，如幅度、占空比、频率和增益参数，并存储。存储模块4中存储的控制参数应该为脉冲信号发生器的当前工作的控制参数。

存储模块4中存储的控制参数可以供上位机查询，也可以使脉冲信号发生器在关机之后的下次开机时，使用最后一次使用的控制参数进行正常工作。

乘法器5主要用于接收外部输入信号以及数字模拟转换器3-1输出的脉冲信号，并对这两路信号进行调制处理，之后，输出调制处理后的信号。

跳线模块6主要用于接通/断开乘法器与数字模拟转换器3-1之间的连接。在跳线模块6接通乘法器5与数字模拟转换器3-1之间的连接时，乘法器5的输出为本实用新型的脉冲信号发生器的输出；在跳线模块6断开乘法器5与数字模拟转换器3-1之间的连接时，数字模拟转换器3-1的输出为本实用新型的脉冲信号发生器的输出。也就是说，如果跳线模块6处于接通状态，则脉冲信号发生器输出脉冲信号与外部输入信号调制后的信号，如果跳线模块6处于断开状态，则脉冲信号发生器直接输出脉冲信号。

本实用新型可以根据脉冲信号发生器的应用环境对脉冲信号的具体要求来选择相应型号的元件，一个具体的例子，单片机选择型号为C8051F040的单片机，数字模拟转换器3-1和3-2均选择至少8位的数字模拟转换器（如DAC0832的数字模拟转换器），存储模块选择型号为FM24CL64的存储模块。该例子的脉冲信号发生器可以实现：

1、以1Hz为间隔（即脉冲信号的频率调整步进为1Hz），在1Hz-1kHz范围内，脉冲信号的频率可调；

2、脉冲信号的幅度在0.2-5V范围内可调、且幅度的精度为0.1V；

3、脉冲信号的占空比由1%到100%可调，且占空比的精度为1%。

4、一路模拟量直流输出在0.1-12V范围内可调，且调整的步进为0.1V。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种脉冲信号发生器，其特征在于，包括：

电平转换模块，与上位机连接；

数据处理芯片，与所述电平转换模块连接，接收上位机通过电平转换模块传输来的幅度、占空比、频率和增益参数；

两个数字模拟转换器，均和数据处理芯片连接，其中一个数字模拟转换器接收数据处理芯片传输来的脉冲信号的幅度、占空比和频率参数，并输出对应的脉冲信号；另一个数字模拟转换器接收数据处理芯片传输来的增益参数，并输出对应的模拟量直流信号；

存储模块，与数据处理芯片连接，接收并存储所述数据处理芯片传输来的幅度、占空比、频率和增益参数。

2.根据权利要求1所述的脉冲信号发生器，其特征在于，所述脉冲信号发生器还包括：

乘法器，与输出脉冲信号的数字模拟转换器连接，接收脉冲信号发生器外部输入的信号和数字模拟转换器输出的脉冲信号，并输出调制后的信号；

跳线模块，接通/断开所述乘法器与输出脉冲信号的数字模拟转换器之间的连接。

3.根据权利要求1所述的脉冲信号发生器，其特征在于，所述数据处理芯片为：单片机。

4.根据权利要求3所述的脉冲信号发生器，其特征在于，所述单片机为型号为C8051F040的单片机。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的脉冲信号发生器，其特征在于，所述数字模拟转换器为至少8位的数字模拟转换器。

6.根据权利要求5所述的脉冲信号发生器，其特征在于，所述数字模拟转换器为型号为DAC0832的数字模拟转换器。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的脉冲信号发生器，其特征在于，所述存储模块为型号为FM24CL64的存储模块。

8.根据权利要求3或4所述的脉冲信号发生器，其特征在于，所述单片机基于RS485接口通过电平转换模块与上位机连接。

9.一种脉冲信号发生系统，其特征在于，包括：上位机和上述权利要求1-8中任一权利要求所述的脉冲信号发生器，所述上位机向脉冲信号发生器输出幅度、占空比、频率和增益参数。