CN204270071U - 一种基于cpld的任意波信号发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于cpld的任意波信号发生器，包括显示屏、按键、单片机、CPLD波表控制模块、存储器、数模转换电路和输出电路；所述显示屏的输入端连接单片机的输出端；所述按键的输出端连接单片机的输入端；所述单片机的输出端连接CPLD波表控制模块的输入端；所述CPLD波表控制模块的输出端连接存储器的输入端；所述存储器的输出端连接数模转换电路；所述数模转换电路的输出端连接输出电路的输入端；CPLD波表控制模块采用型号为EPM3128的CPLD器件。本实用新型利用单片机STC89C58和CPLD相结合，本波形信号发生器的波形、幅度、频率等参数设置方便，具有成本低，体积小，硬件电路简单等特点。

Description

一种基于cpld的任意波信号发生器

技术领域

本实用新型涉及一种

背景技术

信号发生器是一种常用的信号源，广泛用于科学研究、生产实践和教学实践等领域。目前市场上多数较为廉价的信号发生器只能产生固定的几种波形，而一些基于Matlab和FPGA技术的任意波信号发生器却又价格非常昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的是

实现本实用新型目的的技术方案是一种基于cpld的任意波信号发生器，包括显示屏、按键、单片机、CPLD波表控制模块、存储器、数模转换电路和输出电路；所述显示屏的输入端连接单片机的输出端；所述按键的输出端连接单片机的输入端；所述单片机的输出端连接CPLD波表控制模块的输入端；所述CPLD波表控制模块的输出端连接存储器的输入端；所述存储器的输出端连接数模转换电路；所述数模转换电路的输出端连接输出电路的输入端；CPLD波表控制模块采用型号为EPM3128的CPLD器件。

所述单片机型号为STC89C58；所述显示屏的型号为LM2068；所述单片机与显示屏之间通过并行总线连接。

所述存储器采用只读存储器，型号为AT28C16。

所述数模转换电路由D/A转换芯片和线性运算放大器组成；D/A转换芯片的型号为DAC0832；所述线性运算放大器的型号为NE5534。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：(1)本实用新型利用单片机STC89C58和CPLD相结合，使用CPLD器件可以提高系统设计的灵活性，并且可以简化电路设计，节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线，提高系统的可靠性和信价比，本波形信号发生器的波形、幅度、频率等参数设置方便，具有成本低，体积小，硬件电路简单等特点。

(2)本实用新型的单片机采用STC89C58，是51内核的单片机，它内部包含32K的FLASH ROM、1.2KRAM，具有超低功耗(正常工作模式下典型功耗为4～7mA，空闲模式下小于2mA)。STC89C58每个I/O口对VCC和GND均进行了二极管保护，因此输入电压范围宽，抗电源抖动能力强。

(3)本实用新型的显示屏LM2068是320*240点阵图形液晶屏，内置RA8803控制器。LM2068不仅可以显示单一的文本、图形，而且可以实现双图层的合成显示和四阶灰度效果。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的原理框图。

图2为单片机的连接图。

图3为CPLD波表控制模块原理图。

图4为数模转换电路及输出电路原理图。

附图中标号为：

显示屏1、按键2、单片机3、CPLD波表控制模块4、存储器5、数模转换电路6、输出电路7。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本实施例的一种基于cpld的任意波信号发生器，包括显示屏1、按键2、单片机3、CPLD波表控制模块4、存储器5、数模转换电路6和输出电路7；显示屏1的输入端连接单片机3的输出端；按键2的输出端连接单片机3的输入端；单片机3的输出端连接CPLD波表控制模块4的输入端；CPLD波表控制模块4的输出端连接存储器5的输入端；存储器5的输出端连接数模转换电路6；数模转换电路6的输出端连接输出电路7的输入端；CPLD波表控制模块4采用型号为EPM3128的CPLD器件。

见图2至图4，单片机3型号为STC89C58；显示屏1的型号为LM2068；单片机3与显示屏1之间通过并行总线连接。存储器5采用只读存储器，型号为AT28C16。数模转换电路6由D/A转换芯片和线性运算放大器组成；D/A转换芯片的型号为DAC0832；线性运算放大器的型号为NE5534。

见图2，STC89C58单片机主要完成显示和按键检测等功能，为系统提供友好的人机界面，并通过I/O方式控制CPLD确定信号的波形和频率。CPLD波表控制模块4输出相位地址，存储器AT28C16在数据总线端输出对应的幅度序列，实现相幅转换。幅度序列由数模转换DAC0832转换成模拟信号。输出模块采用集成运放NE5534，完成调节输出信号的幅度和提高带负载能力的功能。见图2，单片机STC89C58具有超强的抗干扰能力，而且价格低廉。STC89C58是一种新型的51内核的单片机，它内部包含32K的FLASH ROM、1.2KRAM，具有超低功耗(正常工作模式下典型功耗为4～7mA，空闲模式下小于2mA)。STC89C58每个I/O口对VCC和GND均进行了二极管保护，因此输入电压范围宽，抗电源抖动能力强。芯片内置高抗静电(ESD保护)电路，可耐2000V的快速脉冲干扰。单片机3主要完成液晶驱动显示，按键扫描，波形控制，频率设置功能。图2中LM2068是320*240点阵图形液晶屏，内置RA8803控制器。LM2068不仅可以显示单一的文本、图形，而且可以实现双图层的合成显示和四阶灰度效果。STC89C58单片机和LM2068之间通过并行总线连接，其中DB0-DB7是8位的数据总线，/RD、/WR为读写控制线，/CS为片选控制线，RS为屏选控制线，/RST为复位控制线。EPM3128是一款低成本、高性能、采用CMOS工艺的CPLD器件，其正常工作电压是3.3V，128个可用的逻辑门，采用在系统可编程ISP下载，其工作频率可达到200MHZ。STC89C58单片机利用14位的I/O口线和EPM3128通信，其中STCDI0-STCDI11为输出频率控制线，STCSELI0、STCSELI1为输出波形控制线。见图2和图3，CPLD波表控制模块是本设计的关键模块。使用CPLD器件可以提高系统设计的灵活性，并且可以简化电路设计，节省很多常规电路中的接口器件和I/O口线，提高系统的可靠性和信价比。图3为CPLD波表控制模块原理图。为了提高输出波形信号的精度，数字波表采用128等分的分辨率，波表存储在存储器AT28C16中。AT28C16是一款高性能只读存储芯片，当设备掉电后存储在其中的波表并不会丢失。AT28C16具有16K的存储空间，输出数据总线是8位的。图3中ATDOUT0-ATDOUT5为EPM3128输出给AT28C16的低6位地址线，以输出模拟信号频率的128倍频输出，用来选择波表数组的元素。ATSOUT0、ATSOUT1为EPM3128输出给AT28C16的高2位地址线，用来选择不同的输出波表。见图4，数模转换电路由DAC0832和NE5534两个芯片现实，DAC0832是八位的D/A转换芯片，内有两级输入寄存器，芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式。D/A转换结果采用电流形式输出，通过高输入阻抗的线性运算放大器NE5534实现电流和电压信号的转换。图4中D0-D7为AT28C16输出给DAC0832的八位波表数据。Iout为电流输出，当D0-D7为全1时输出电流最大。Vrf为输入基准电压，通过调节R3的阻值来确定Vrf的值，从而最终调节输出电压的大小。与NE5534并联的电阻为运算放大器NE5534的反馈电阻。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于cpld的任意波信号发生器，其特征在于：包括显示屏(1)、按键(2)、单片机(3)、CPLD波表控制模块(4)、存储器(5)、数模转换电路(6)和输出电路(7)；所述显示屏(1)的输入端连接单片机(3)的输出端；所述按键(2)的输出端连接单片机(3)的输入端；所述单片机(3)的输出端连接CPLD波表控制模块(4)的输入端；所述CPLD波表控制模块(4)的输出端连接存储器(5)的输入端；所述存储器(5)的输出端连接数模转换电路(6)；所述数模转换电路(6)的输出端连接输出电路(7)的输入端；CPLD波表控制模块(4)采用型号为EPM3128的CPLD器件。

2.根据权利要求1所述的一种基于cpld的任意波信号发生器，其特征在于：所述单片机(3)型号为STC89C58；所述显示屏(1)的型号为LM2068；所述单片机(3)与显示屏(1)之间通过并行总线连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于cpld的任意波信号发生器，其特征在于：所述存储器(5)采用只读存储器，型号为AT28C16。

4.根据权利要求3所述的一种基于cpld的任意波信号发生器，其特征在于：所述数模转换电路(6)由D/A转换芯片和线性运算放大器组成；D/A转换芯片的型号为DAC0832；所述线性运算放大器的型号为NE5534。