恣意波形发生器
技能分类：测验与丈量来历：电子产品世界/ 西北工业大学 帆海学院 任绪科 赵俊渭 周明
导言
在电子工程规划与测验中，常常需求一些杂乱的、具有特殊要求的信号，要求其波形可恣意发生，频率便利可调。一般的信号发生器难以满意要求，市场上出售的恣意信号发生器价格昂贵。结合实际需求，咱们规划了一种恣意波形发生器。电路规划中充分使用MATLAB的仿真功用，将期望得到的波形信号在MATLAB中完结信号的发生、抽样和模数转化，并将得到的数字波形数据寄存在数据存储器中，经过单片机和CPLD操控，将波形数据读出，送入后向通道进行A/D转化和扩大处理后得到所需的模拟信号波形。使用上述办法规划的恣意波形发生器，信号发生灵敏便利、功用扩展灵敏、信号参数可调，完结了硬件电路的软件化规划。具有电路结构简略、实用性强、本钱低价等长处。
体系框图
&nb恣意波形发生器的规划思维，是使用MATLAB的强壮仿真功用，便利、便利的生成给定频率、周期、脉宽的恣意波形数据；并将数据预存在数据存储器中。在单片机操控下，使用CPLD电路发生地址读出数据，送入D/A转化电路，得到所需的恣意波形信号。体系结构框图如图1；图中分频电路和地址发生器由CPLD完结。
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图1 体系框图
电路规划及完结
单片机操控电路
单片机选用AT89C52芯片，经过软件编程发生所要求的操控信号。首要的操控参数包含：信号周期、脉宽；分频电路的开端信号、地址发生器的复位信号；E2PROM的选通信号；D/A转化电路的选通信号。在详细电路中，端口P1.0操控分频电路的发动、P1.1操控地址发生器的清零，P2.0操控28C256和AD7545的选通信号。单片机作业在定时器0办法，软件规划使用C言语完结。流程图如图2所示。
图2 软件流程图
波形数据生成
MATLAB作为一款优异的数学工具软件，具有强壮的运算功用；能够便利的发生各种信号波形，在软件中完结波形信号的发生、抽样和模数转化。规划的恣意波形发生器，数据存储器选用28C256芯片，信号波形经过MATLAB仿真发生；得到的波形数据寄存在数据存储器28C256中。详细规划中，咱们要求发生周期为200ms，脉宽为5ms的单/调频混合信号，其间单频信号的脉宽为4ms，频率为30KHz；调频信号的脉宽为1ms，频率为30KHz_35KHz。在MATLAB中设定抽样率为500KHz,得到了2500个波形数据。这些混合波形数据在烧录入数据存储器的过程中，因为波形数据较多，直接用手艺录入数据存储器中不只费时且简略犯错。为战胜这一坏处，经过MATLAB编程的办法将发生的波形数据依照HEX文件的INTEL格局寄存,然后将这些波形数据整批次烧录入数据存储器中。选用上述办法，波形数据生成简略，便利；可依据需求在软件程序中便利地修正信号参数；无需改动硬件电路即可完结信号参数的功用扩展。
CPLD逻辑规划
分频电路选用两片74HC163完结。经过分频电路，将12MHz的晶振规范频率分频后，得到500KHz的抽样频率，作为地址发生器的时钟。分频电路的作业由单片机操控。
地址发生器电路由3片74HC163组成，时钟频率为500KHz，有分频电路供给；和预存的波形数据抽样频率相一致，以完结数据的无失真读出。
电路规划中，选用ALTRA公司的EPM7128AETC100－10芯片，在MAX+PLUSⅡ开发环境中完结分频缏泛偷刂贩⑸ 鞯缏返纳杓啤； 贑PLD的电路规划，能够省去大部分的中小规划%&&&&&%和别离元件；使得电路具有集成度高、作业速度快、编程便利、价格低价的明显长处。经过CPLD和数据预生成的信号完结办法，无需改动硬件电路，即可完结信号参数的恣意调整；一起外围电路非常简略，为工程调试和使用带来了便利。
D/A转化电路
D/A转化电路的完结如图3所示。 电路中，AD7545将波形数据转化为模拟信号；LF353进行信号滤波和整形。
图3 D/A转化电路
结语
选用上述办法规划的恣意波形发生器，经过软件和硬件结合，充分发挥MATLAB强壮的仿真功用，尽可能的减少了硬件开支。依据实际需求，可发生正弦波、三角波、锯齿波、方波等多种波形，能够发生线性调频信号（LFM），单频脉冲信号（CW），余弦包络信号以及他们之间的组合信号等多种波形参数；满意了工程需求。该恣意波形发生器已使用于在研项目“水中运动方针轨道丈量”中，作用杰出。
