当前位置:首页 > 模拟
[导读]波形发生器有多种类型,任意波形发生器便是其中一种。对于任意波形发生器,小编曾带来相关介绍,如高速任意波形发生器的设计等。本文中,讲为大家讲解采用单片机和CPLD控制的任意波形发生器的设计。如果你对本文即将要讲解的内容存在一定兴趣,不妨继续往下阅读哦。

波形发生器有多种类型,任意波形发生器便是其中一种。对于任意波形发生器,小编曾带来相关介绍,如高速任意波形发生器的设计等。本文中,讲为大家讲解采用单片机和CPLD控制的任意波形发生器的设计。如果你对本文即将要讲解的内容存在一定兴趣,不妨继续往下阅读哦。

在电子工程设计与测试中,常常需要一些复杂的、具有特殊要求的信号,要求其波形可任意产生,频率方便可调。

结合实际需要,我们设计了一种任意波形发生器。电路设计中充分利用MATLAB的仿真功能,将希望得到的波形信号在MATLAB中完成信号的产生、抽样和模数转换,并将得到的数字波形数据存放在数据存储器中,通过单片机和CPLD控制,将波形数据读出,送入后向通道进行A/D转换和放大处理后得到所需的模拟信号波形。利用上述方法设计的任意波形发生器,信号产生灵活方便、功能扩展灵活、信号参数可调,实现了硬件电路的软件化设计。

系统框图

任意波形发生器的设计思想,是利用MATLAB的强大仿真功能,方便、快捷的生成给定频率、周期、脉宽的任意波形数据;并将数据预存在数据存储器中。在单片机控制下,利用CPLD电路产生地址读出数据,送入D/A转换电路,得到所需的任意波形信号。系统结构框图如图1;图中分频电路和地址发生器由CPLD实现。

image1.jpg

图1 系统框图

电路设计及实现单片机控制电路

单片机采用AT89C52芯片,通过软件编程产生所要求的控制信号。主要的控制参数包括:信号周期、脉宽;分频电路的开始信号、地址发生器的复位信号;E2PROM的选通信号;D/A转换电路的选通信号。在具体电路中,端口P1.0控制分频电路的启动、P1.1控制地址发生器的清零,P2.0控制28C256和AD7545的选通信号。单片机工作在定时器0方式,软件设计利用C语言实现。流程图如图2所示。

image2.jpg

图2 软件流程图

波形数据生成

MATLAB作为一款优秀的数学工具软件,具有强大的运算功能;可以方便的产生各种信号波形,在软件中实现波形信号的产生、抽样和模数转换。设计的任意波形发生器,数据存储器选用28C256芯片,信号波形通过MATLAB仿真产生;得到的波形数据存放在数据存储器28C256中。具体设计中,我们要求产生周期为200ms,脉宽为5ms的单/调频混合信号,其中单频信号的脉宽为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,由于波形数据较多,直接用手工录入数据存储器中不仅费时且容易出错。为克服这一弊端,通过MATLAB编程的方法将产生的波形数据按照HEX文件的INTEL格式存放,然后将这些波形数据整批次烧录入数据存储器中。采用上述方法,波形数据生成简单,快捷;可根据需要在软件程序中方便地修改信号参数;无需改动硬件电路即可实现信号参数的功能扩展。

CPLD逻辑设计

分频电路采用两片74HC163实现。通过分频电路,将12MHz的晶振标准频率分频后,得到500KHz的抽样频率,作为地址发生器的时钟。分频电路的工作由单片机控制。

地址发生器电路由3片74HC163组成,时钟频率为500KHz,有分频电路提供;和预存的波形数据抽样频率相一致,以实现数据的无失真读出。

电路设计中,采用ALTRA公司的EPM7128AETC100-10芯片,在MAX+PLUSⅡ开发环境中完成分频;PLD的电路设计,可以省去大部分的中小规模集成电路和分离元件;使得电路具有集成度高、工作速度快、编程方便、价格低廉的显著优点。通过CPLD和数据预生成的信号实现方法,无需改变硬件电路,即可实现信号参数的任意调整;同时外围电路十分简单,为工程调试和应用带来了方便。

D/A转换电路

D/A转换电路的实现如图3所示。电路中,AD7545将波形数据转换为模拟信号;LF353进行信号滤波和整形。

image3.jpg

图3 D/A转换电路

结语

采用上述方法设计的任意波形发生器,通过软件和硬件结合,充分发挥MATLAB强大的仿真功能,尽可能的减少了硬件开销。根据实际需要,可产生正弦波、三角波、锯齿波、方波等多种波形,可以产生线性调频信号(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;满足了工程需要。该任意波形发生器已应用于在研项目“水中运动目标轨迹测量”中,效果良好。

以上便是此次小编带来的“波形发生器”相关内容,通过本文,希望大家对单片机、CPLD控制的任意波形发生器设计方法具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

换一批

延伸阅读

[通信技术] 基于CPLD的高压电力线FSK MODEM设计

 摘要:介绍应用CPLD实现非标准的FSK MODEM的设计方法;探讨如何优化算法和改良电路来减少系统的误码率,并给出应用电路。     关键词:CPLD FSK MODEM 1 国内电力线载波...

关键字: modem 电力线 fsk cpld

[开发板] 跨界小王子——Altera 10M08 Evaluation Kit评测

跨界小王子——Altera 10M08 Evaluation Kit评测

一. 前言 随着技术的不断进步,可编程逻辑器件的学习和应用变得容易,因为可编程器件的灵活性和优异的性能使得此类器件也得到了越来越广泛的应用,并预示以后将会有更好的发展和得到更多的应用,今后的发展可编程逻辑器件将与MCU,CPU,MPU配合...

关键字: Altera FPGA cpld max10 quartus 可编程逻辑

[开发板] 低电压低功耗ispmach系列CPLD——Lattice LC4256V分线板评测

低电压低功耗ispmach系列CPLD——Lattice LC4256V分线板评测

一. 前言 说到可编程逻辑器件,很多人总是感觉又熟悉又陌生,熟悉是因为可编程逻辑器件很早就被发明出来了,陌生是因为使用的并不像MCU那样广泛,学习和开发的难度也相对较大。但是近些年来随着技术的发展,厂商的积极推广,可编程逻辑器件似乎在慢慢...

关键字: FPGA cpld lattice 分线板 ispmach lc4256v

[开发板] 从此踏实CPLD开发这条“不归路”——睿智 EPM570开发板评测

从此踏实CPLD开发这条“不归路”——睿智 EPM570开发板评测

导读 CPLD是复杂可编程逻辑器件的缩写,能应用cpld技术是一个十分强大的能力。它的应用可在根本上解决许多数字电路设计的问题,能大幅度改变设计思想,大幅度提高工作效率;对于嵌入式开发者来说,当需要很多外设的时候,我们往往需要加入很多数字...

关键字: Altera FPGA cpld 可编程逻辑 epm570

[通信技术] CPLD在射频卡读写器中的应用

1 系统工作原理和CPLD特性射频卡读写系统又称射频识别系统(Radio Frequency Identification),它是利用无线方式进行非接触式双向数据通信,进而达到识别目标并交换信息的目的。射频识别技术发展迅速,在门禁、交通这、...

关键字: 中的应用 cpld 射频卡 读写器

模拟

30754 篇文章

164 阅读

关注

0 人关注

发布文章

技术子站