CN207008015U - 一种基于单片机的智能信号分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及信号分析领域，尤其涉及一种基于单片机的智能信号分析系统，包括硬件部分与软件部分，硬件部分包括信号发生装置，软件部分包括主程序模块与子程序模块，信号发生装置包括单片机模块、D/A转换模块、集成运放模块、显示模块、电源模块，子程序模块包括锯齿波模块、三角波模块、正弦波模块、方波模块、延时模块，信号发生装置通过运行主程序模块与子程序模块产生相应的波形。本实用新型在硬件部分搭建的基础上，运用软件部分的运行，能够产生多种波形，且通过运行相应的波形模块进行波形的转换，操作简单，结构紧凑，满足系统要求；采用集成度高、体积小的单片机模块作为信号分析系统的核心部件，减少了芯片之间的连线。

Description

一种基于单片机的智能信号分析系统

技术领域

本实用新型涉及信号分析领域，尤其涉及一种基于单片机的智能信号分析系统。

背景技术

随着集成电路技术的发展和计算机的应用，数字系统的实现方法经历了由分立元件、小规模、中规模到大规模、超大规模，直到今天的专用集成电路(ASIC)，然而其调试和检测也越来越复杂。对于设计人员来说，若想从大量的数据流中找出一些无规则、隐蔽、随机的错误无异于大海捞针，所以，必须采用一些全新的测试设备才能及时、迅速、准确的解决问题，而逻辑分析仪(LA)就是最基本、最具有代表性的数据域测试仪器，逻辑分析仪作为电路设计的重要检测工具相当于时域测量中的示波器。正如在模拟电路错误分析中需要示波器一样，在数字电路故障分析中也需要一种仪器，它适应了数字化技术的要求，是数字、逻辑电路、仪器、设备的设计、分析及故障诊断工作中不可缺少的工具。

信号发生器是一种能够提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或者电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性以及其他电参数时，用作测试的信号源或者激励源。波形发生器是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于单片机的智能信号分析系统。

一种基于单片机的智能信号分析系统，包括硬件部分与软件部分，硬件部分包括信号发生装置，软件部分包括主程序模块与子程序模块，其中：

信号发生装置包括单片机模块、D/A转换模块、集成运放模块、显示模块、电源模块，D/A转换模块与单片机模块连接，单片机模块产生相应波形的数字信号，并将数字信号发送至D/A转换模块转化为模拟信号，再通过集成运放模块将模拟信号放大处理后由显示模块进行波形显示，电源模块为信号发生装置供电；

子程序模块包括锯齿波模块、三角波模块、正弦波模块、方波模块、延时模块；

信号发生装置通过运行主程序模块与子程序模块产生相应的波形。

进一步的，信号发生装置还包括存储模块，存储模块与单片机模块连接，存储模块存储信号发生装置在工作中产生的所有数据。

进一步的，信号发生装置还包括输入模块，输入模块与单片机模块连接，用于设置信号发生装置的工作状态。

进一步的，信号发生装置还包括状态指示模块，状态指示模块根据信号发生装置产生的不同波形做出相应的状态指示。

进一步的，状态指示模块包括多个二级管，信号发生装置产生不同的波形时，与该波形相对应的二级管发亮。

进一步的，单片机模块为89C51单片机。

进一步的，显示模块为液晶显示器。

进一步的，D/A转换模块为DAC0832芯片。

进一步的，集成运放模块为LM358芯片。

本实用新型的一种基于单片机的智能信号分析系统，具有以下有益效果：

1、本实用新型的信号分析系统，在硬件部分搭建的基础上，运用软件部分的运行，能够产生多种波形，且通过运行相应的波形模块进行波形的转换，操作简单，结构紧凑，满足系统要求。

2、采用集成度高、体积小、控制功能强的单片机模块作为信号分析系统的核心部件，减少了芯片之间的连线。

3、本信号分析系统接入电压值较小，功耗降至μA级，属于低电压、低功耗的节能型系统。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型的一种基于单片机的智能信号分析系统硬件部分组成图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例的一种基于单片机的智能信号分析系统，包括硬件部分与软件部分，硬件部分包括信号发生装置，软件部分包括主程序模块与子程序模块，信号发生装置通过运行主程序模块与子程序模块产生相应的波形。

具体的如图1所示，信号发生装置包括单片机模块、D/A转换模块、集成运放模块、显示模块、电源模块，D/A转换模块与单片机模块连接，单片机模块产生相应波形的数字信号，并将数字信号发送至D/A转换模块转化为模拟信号，再通过集成运放模块将模拟信号放大处理后由显示模块进行波形显示；电源模块为信号发生装置供电。

子程序模块包括锯齿波模块、三角波模块、正弦波模块、方波模块、延时模块，还可以根据使用要求通过编程获得更多种类型的波形模块；各波形模块的频率改变可通过采用插入延时模块的方法来实现。

本实用新型通过安装有Keil软件的上位机将软件部分的程序嵌入到单片机模块中进行程序运行。Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，本实用新型的单片机模块选用89C51单片机，89C51单片机是一种高性能8位单片微型计算机，它把构成计算机的中央处理器、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，构成比较完整的微型计算机。

89C51单片机作为信号发生装置的控制核心，其内部组成包括：一个8位的CPU及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器RAM低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能寄存器占用；片内程序存储器4KB ROM；四个8位并行I/O接口P3-P0，每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工通用异步接收发送器的串行I/O口。CPU工作时都必须有一个时钟脉冲，有两种方式可以向89C51单片机提供时钟脉冲：一是外部时钟方式，即使用外部电路向89C51单片机提供时钟脉冲；二是内部时钟方式，即使用晶振由89C51单片机内部电路产生时钟脉冲。89C51单片机复位操作有上电复位、上电按钮复位和系统复位3种方式。89C51单片机的具体的各个端子与其他模块的连接，本实用新型不做限定，该点属于89C51单片机的用法，本领域技术人员可根据具体方案具体设计。

具体的，显示模块为液晶显示器，液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。本实用新型采用一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等，优选的采用常件的2行16个字的1602液晶模块。

具体的，D/A转换模块为DAC0832芯片，DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8位输入寄存器用于存放单片机模块送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。

具体的，集成运放模块为LM358芯片，LM358芯片具有双运放集成电路，其内部包含两组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，两组运放相互独立。由于LM358芯片具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。

具体的，信号发生装置还包括存储模块，存储模块与单片机模块连接，存储模块存储信号发生装置在工作中产生的所有数据。单片机模块中有内部的数据存储器，但容量较为有限，在单片机外部接入存储模块，可将信号发生装置在工作时产生的所有数据均进行存储，便于后期查看。

进一步的，信号发生装置还包括输入模块，输入模块与单片机模块连接，用于设置信号发生装置的工作状态。优选的，输入模块为键盘，在由单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用得较多的是未编码键盘，未编码键盘又分为独立式键盘跟矩阵式键盘，由于该点属于较为公知的技术，所以具体结构与原理本实用新型不做限定，本领域技术人员能够运用专业知识设计并实现。

进一步的，还包括状态指示模块，状态指示模块根据信号发生装置产生的不同波形做出相应的状态指示。优选的，状态指示模块包括多个二级管，信号发生装置产生不同的波形时，与波形相对应的二级管发亮。例如信号发生装置产生锯齿波时，其相应的指示灯，即二极管发亮，切换至方波时，则与方波相对应的二极管发亮。操作人员可通过状态指示模块了解当前信号发生装置产生的波形类型。

整个基于单片机的智能信号分析系统，在硬件部分搭建的基础上，运用软件部分的运行，能够产生多种波形，且通过运行相应的波形模块进行波形的转换，操作简单，结构紧凑，满足系统要求；采用集成度高、体积小的单片机模块作为信号分析系统的核心部件，减少了芯片之间的连线，且控制功能强；本信号分析系统接入电压值较小，功耗降至μA级，属于低电压、低功耗的节能型系统。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于单片机的智能信号分析系统，包括硬件部分与软件部分，其特征在于，所述硬件部分包括信号发生装置，所述软件部分包括主程序模块与子程序模块，其中：

所述信号发生装置包括单片机模块、D/A转换模块、集成运放模块、显示模块、电源模块，所述D/A转换模块与所述单片机模块连接，所述单片机模块产生相应波形的数字信号，并将数字信号发送至所述D/A转换模块转化为模拟信号，再通过所述集成运放模块将模拟信号放大处理后由所述显示模块进行波形显示，所述电源模块为所述信号发生装置供电；

所述子程序模块包括锯齿波模块、三角波模块、正弦波模块、方波模块、延时模块；

所述信号发生装置通过运行所述主程序模块与所述子程序模块产生相应的波形；所述信号发生装置还包括状态指示模块，所述状态指示模块根据所述信号发生装置产生的不同波形做出相应的状态指示；所述状态指示模块包括多个二级管，所述信号发生装置产生不同的波形时，与该波形相对应的二级管发亮。

2.如权利要求1所述的一种基于单片机的智能信号分析系统，其特征在于，所述信号发生装置还包括存储模块，所述存储模块与所述单片机模块连接，所述存储模块存储所述信号发生装置在工作中产生的所有数据。

3.如权利要求2所述的一种基于单片机的智能信号分析系统，其特征在于，所述信号发生装置还包括输入模块，所述输入模块与所述单片机模块连接，用于设置所述信号发生装置的工作状态。

4.如权利要求3所述的一种基于单片机的智能信号分析系统，其特征在于，所述单片机模块为89C51单片机。

5.如权利要求3所述的一种基于单片机的智能信号分析系统，其特征在于，所述显示模块为液晶显示器。

6.如权利要求3所述的一种基于单片机的智能信号分析系统，其特征在于，所述D/A转换模块为DAC0832芯片。

7.如权利要求3所述的一种基于单片机的智能信号分析系统，其特征在于，所述集成运放模块为LM358芯片。