基于DAC0832單片機(jī)的波形信號發(fā)生器的設(shè)計

摘要信號發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動控制系統(tǒng)和教學(xué)實驗等領(lǐng)域。目前使用的信號發(fā)生器大部分是函數(shù)信號發(fā)生器，且特殊波形發(fā)生器的價格昂貴。本設(shè)計使用AT89C51單片機(jī)和DAC0832，可產(chǎn)生三角波、方波、正弦波，波形的頻率可用程序控制改變。在單片機(jī)上加外圍器件距陣式鍵盤，通過鍵盤控制波形頻率的增減以及波形的選擇，并用了LCD顯示頻率大小。在單片機(jī)的輸出端口接DAC0832進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，再通過運(yùn)放進(jìn)行波形調(diào)整，最后輸出波形接在示波器上顯示。本設(shè)計具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：信號發(fā)生器；單片機(jī)；DAC0832AbstractSignal-generatorisakindofsignalsourceincommonuse,broadlyappliedattheelectronicselectriccircuit,autocontrolsystemandteachingexperimentetc.Currentlyusedmostlysignalgeneratorisfunctiongenerator,aspecialwaveformgeneratorisveryexpensive.ThisdesignisusageoftheAT89s51single-chipmicrocomputerandDAC0832,whichcangeneratetrianglewave,squarewave,sinewave,theperiodofwavecanbecontrolledbyprocedure,atoutercirclesparepartofthemicrocomputer,plusindependencetypekeyboard,whichcancontrolwave’sfrequencyincreaseordecreaseandthechoiceofwave-form,atthesametimeLEDdisplayfrequencysize.TheoutputofthemicrocomputeconnectDAC0832tocarryonaDAconversion，againpassoperationamplifiertoputanendexportationwave-form.Thisdesignhasadvantageofsimplecircuit,tightlypackedstructure,cheapprice,superiorfunctionetc.Keywords：signalgenerator;MCU;DAC083目錄TOC\o"1-3"\h\u24907摘要 I24705Abstract II17988緒論 1321231.1課題的研究背景和意義 197941.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2268411.3設(shè)計要求 312738第2章方案選擇 537542.1方案選擇 5214942.2主控模塊的選擇 5100392.3本章小結(jié) 524183第3章硬件電路的設(shè)計 657243.1系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 6173323.2單元電路的設(shè)計 7129963.2.1采樣模塊及原理 7239953.2.2按鍵電路 871873.2.3顯示電路 11277163.2.4D/A電路 12161853.2.5流壓轉(zhuǎn)換電路 1231163.2.6單片機(jī)與DAC0832的連接 13252243.3本章小結(jié) 1415305第4章軟件設(shè)計 1579974.1軟件的總體設(shè)計 15232154.2頻率改變與波形輸出流程圖 1673274.3頻率程序設(shè)計 17186644.4鍵盤掃描程序與處理程序 18166214.51602顯示程序 18104174.6本章小結(jié) 1828315第5章系統(tǒng)調(diào)試 197980結(jié)論 2022716致謝 215043附錄1譯文 233982附錄2英文參考資料 2510921附錄3原理圖 2811901附錄4源程序 29緒論1.1課題的研究背景和意義信號發(fā)生器作為一種通用的信號源發(fā)生器儀器，早在20年代電子設(shè)備剛出現(xiàn)時它就產(chǎn)生了。隨著通訊和雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展40年代出現(xiàn)了主要用于測試各種接收機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器，使信號發(fā)生器從定性分析的產(chǎn)生信號儀器發(fā)展成定量分析的產(chǎn)生信號儀器。同時還出現(xiàn)了可用來測量脈沖電路或用作脈沖調(diào)制器的脈沖信號發(fā)生器。自60年代以來信號發(fā)生器有了迅速的發(fā)展，這個時期的波形發(fā)生器大多采用模擬電子技術(shù)，由分立元件或模擬集成電路構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且僅能產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波和三角波等幾種簡單波形。自從70年代微處理器的出現(xiàn)以后，利用各種微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)多以軟件為主，實質(zhì)是采用微處理器對DAC的程序控制，就可以得到各種簡單的波形。極大促進(jìn)了數(shù)字化技術(shù)在電子測量儀器中的應(yīng)用，使原有的模擬信號處理逐步被數(shù)字信號處理所代替，從而擴(kuò)充了儀器信號的控制力，提高了信號的準(zhǔn)確度、精度和變換速度。單片機(jī)在我國的應(yīng)用歷史不久，但發(fā)展很快.1980年應(yīng)用軟件只有100項.到1985年猛增至15000項.目前我國的單片機(jī)應(yīng)用主要在工業(yè)自動化與儀器儀表控制。與控制有關(guān)的的儀器表因廣泛采用單片機(jī)，對單片機(jī)的應(yīng)用產(chǎn)生重大的影響：1．簡化了儀表面盤，用數(shù)字鍵盤代替了面板開關(guān)和旋鈕，外表美關(guān)。2．增強(qiáng)了儀表的功能和靈活性。3．使儀表能對簡單的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及實現(xiàn)校正和自動診斷。4．可用軟件代替硬件，實現(xiàn)虛擬檢測，這使單片機(jī)向智能化。隨著單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，信號發(fā)生器也伴隨著它得到迅猛的發(fā)展?？梢哉f，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,為信號發(fā)生器提供了廣大的空間。單片機(jī)的性價比高，具有體積小，耗電省，攜帶方便，使用環(huán)境要求，以及靈活，通用性好等特點。盡管單片機(jī)還存在速度不高，內(nèi)存容量小，尋址方式不多等特點，但隨著，不斷的技術(shù)改進(jìn)和本身特點，因而得到迅速發(fā)展。通過該設(shè)計課題的研究和制作使我對信號發(fā)生系統(tǒng)要有一個全面的了解、對信號的發(fā)生原理要理解掌握，以及低頻信號發(fā)生器工作流程：波形的設(shè)定，D/A轉(zhuǎn)換，單片機(jī)（51單片機(jī)，顯示電路，鍵盤控制），顯示和各模塊的連接通信等各個部分的熟練聯(lián)接與調(diào)試，全面的了解常規(guī)芯片的使用方法、掌握了簡單信號發(fā)生器應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計方法，進(jìn)一步鍛煉了我在信號處理方面的實際工作能力。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀胥紹禹在《多波形信號發(fā)生器》一文中設(shè)計的電路采用了兩塊C－MOS數(shù)字集成電路74C04（內(nèi)含六個反相器）和74C14（內(nèi)含六個帶施密特電路的反相器）。由反相器IC1的a、b、c三個并聯(lián)、電阻W1＋R1、電容C1、C2、C3構(gòu)成振蕩器產(chǎn)生三角波，振蕩頻率計算公式為f＝1／1.7RC。可由開關(guān)控制頻率。此三角波經(jīng)施密特觸發(fā)器IC2a整形為方波，再經(jīng)IC2b～f并聯(lián)輸出（多個門電路并聯(lián)以提高驅(qū)動能力），其電平兼容TTL。IC1d、IC1e～f構(gòu)成兩級線性放大器，用于將三角波整形為模擬正弦波。當(dāng)波形選擇開關(guān)K3將電阻R2和二極管D1或D2接入電路時，輸出的方波被整流為正電壓或負(fù)電壓加到三角波發(fā)生器的輸入端，構(gòu)成壓控振蕩器（VCO），從而獲得極性不同的鋸齒波或脈沖波，脈沖寬度取決于電阻R2和積分電容的大小。楊瀟，劉剛，翟玉文在《多功能PWM信號發(fā)生器設(shè)計》中設(shè)計的多功能PWM信號發(fā)生器以MSP430F169單片機(jī)為核心，由時鐘和復(fù)位、頻率及波形設(shè)定、LCM顯示器、PWM信號發(fā)生電路組成．MSP430F169單片機(jī)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出端DAC1輸出直流電壓可控制PWM占空比；DAC0輸出交變電壓可產(chǎn)生SPWM信號，且基波頻率和波形受單片機(jī)控制。MSP430F169單片機(jī)小系統(tǒng)電路由MSP430FI69、復(fù)位電路、低速時鐘電路(32768Hz)、高速時鐘電路(8MHz)等元件構(gòu)成．MSP430F169片內(nèi)有6OK程序存儲區(qū)、2K的數(shù)據(jù)存儲區(qū)和多種外圍模塊，并具有12位數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊DAC12．選用內(nèi)部2．5V參考電壓源，輸入DAC12的數(shù)字量從0xO到0xFFF變化時，對應(yīng)的輸出電壓量也就從0到2.5V變化．他的設(shè)計中使用DAC1通道控制PWM占空比，DAC0通道產(chǎn)生交變基波。李輝，朱林生《基于FPGA的三相函數(shù)發(fā)生器設(shè)計》設(shè)計的信號發(fā)生器是基于DDS原理，頻率控制字M和相位控制字P分別控制DDS輸出波形的頻率和相位。相位累加器是整個波形產(chǎn)生的核心，它有一個累加器和一個N位相位寄存器組成。每來一個時鐘脈沖，相位寄存器以步長M增加。相位寄存器的輸出與相位控制字相加，其結(jié)果作為波形查找表的地址。波形查找表由ROM構(gòu)成，內(nèi)部存有一個完整周期的波形的數(shù)字幅度信息，每個查找的地址對應(yīng)波形中0°～360°范圍的一個相位點。查找表輸入的地址信息映射達(dá)成波形幅度信號，同時輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入段，DAC輸出的模擬信號經(jīng)過程控濾波器，得到一個頻譜純凈的波形。徐仁貴，管運(yùn)生，李學(xué)東在《實用的多功能信號發(fā)生器》用單片機(jī)制作信號發(fā)生器，除了單片機(jī)以外，包括有查表地址發(fā)生器、ROM、DAC以及放大倒相等環(huán)節(jié)。該結(jié)構(gòu)的特點是應(yīng)用可編程計數(shù)器設(shè)計了一個“查表地址發(fā)生器”,其目的是使信號發(fā)生器只是在設(shè)定信號參數(shù)時瞬間占用微處理器,其余時間微處理器都可以用來處理其它事務(wù)。在ROM中儲存著所要產(chǎn)生信號(某種曲線)的離散值。為了保證信號質(zhì)量,應(yīng)該使一個周期內(nèi)所取離散值的點數(shù)足夠多(特別是在信號頻率很低時)。假設(shè)這一周期性函數(shù)為F(X),在一個周期內(nèi)所取點數(shù)為N,則存放在該數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)依次為:F(0)，F(xiàn)（2π/N），F(xiàn)（2*2π/N）……F（（N-1）*2π/N）。如果信號由對稱的正負(fù)半波組成(如正弦波)，則可以只儲存正半波的離散值。如果需要產(chǎn)生多種波形的信號,則不同信號的離散值可以分區(qū)（例如以256個單元為一個區(qū)）存放。查表地址發(fā)生器由時鐘、分頻器和N位二進(jìn)制計數(shù)器（N≥8）組成。它用來產(chǎn)生訪問ROM中某一數(shù)據(jù)表的周期性地址信號。該信號為等于或大于8位的二進(jìn)制數(shù)。相鄰兩個查表地址信號的時間間隔決定了所產(chǎn)生信號的周期,這一時間間隔由分頻器的分頻系數(shù)決定。1.3設(shè)計要求本設(shè)計的任務(wù)是通過AT89C52單片機(jī)制作波形信號發(fā)生器該設(shè)計課題的研究和制作使我對信號發(fā)生系統(tǒng)要有一個全面的了解、對信號的發(fā)生原理要理解掌握，以及低頻信號發(fā)生器工作流程：波形的設(shè)定，D/A轉(zhuǎn)換，單片機(jī)（52單片機(jī)，顯示電路，鍵盤控制），顯示和各模塊的連接通信等各個部分的熟練聯(lián)接與調(diào)試，全面的了解常規(guī)芯片的使用方法、掌握了簡單信號發(fā)生器應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計方法。主要實現(xiàn)任務(wù)是利用單片機(jī)程序，產(chǎn)生數(shù)字式的正弦波、方波、三角波頻率可調(diào)的信號。具體要求如下：1、能產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波等波形；2、最大頻率不低于500Hz；3、幅度可調(diào)，峰峰值在0-5V之間變化； 4、可以對頻率、幅值、相移、波形進(jìn)行動態(tài)、及時的控制；5、擴(kuò)展：可完成簡單的如加、減等代數(shù)運(yùn)算。第2章方案選擇2.1方案選擇方案一：用分立元件組成的函數(shù)信號發(fā)生器通常是單函數(shù)信號發(fā)生器，且頻率不高，工作不是很穩(wěn)定，而且不易調(diào)試，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是輸出的信號頻率線性度差，頻率穩(wěn)定度低，頻率分辨低，頻率變換時間比較長，相位的噪聲大以及人機(jī)界面不友好等缺點。方案二：利用專用直接數(shù)字合成DDS芯片的函數(shù)信號發(fā)生器，能產(chǎn)生任意波形，但是成本較高，從成本上考慮，從成本上考慮，不適合選擇這么昂貴的芯片。方案三：利用單片機(jī)AT89C51和常用的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC038結(jié)合，通過按鍵輸入單片機(jī)控制不同波形的輸出，其體積小，成本低，功率小，因此我選擇方案三。2.2主控模塊的選擇方案一：用單片AT89c51作為系統(tǒng)的主控核心。單片機(jī)具有體積小，使用靈活的，易于人機(jī)對話和良好的數(shù)據(jù)處理，有較強(qiáng)的指令尋址和運(yùn)算功能等優(yōu)點。且單片機(jī)功耗低，價格低廉的優(yōu)點。方案二：用FPGA等可編程器件作為控制模塊。FPGA可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，密度高，速度快，穩(wěn)定性好等許多有點。FPGA在掉電后會丟失數(shù)據(jù)上電后須進(jìn)行一次配置，因此FPGA在應(yīng)用中需要配置電路和一定的程序。并且FPGA作為數(shù)字邏輯器件，競爭、冒險是數(shù)字邏輯器件較為突出的問題，因此在使用時必須注意毛刺的產(chǎn)生、消除及抗干擾性。在次系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為控制比采用FPGA實現(xiàn)更簡便?；诰C合性價比，確定選擇方案一。2.3本章小結(jié)本章主要是考慮電路成本和復(fù)雜程度來選擇方案，通過各種方案的比較選擇了成本低和電路簡單的方案。第3章硬件電路的設(shè)計3.1系統(tǒng)的總體設(shè)計方案本次設(shè)計所研究的就是對所需要的某種波形輸出對應(yīng)的數(shù)字信號，在通過D/A轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)部分的轉(zhuǎn)換輸出一組連續(xù)變化的0~5V的電壓脈沖值。在通過顯示部分顯示其頻率，和波形。在設(shè)計時分塊來做，按照波形設(shè)定，D/A轉(zhuǎn)換，51單片機(jī)連接，鍵盤控制和顯示五個模塊的設(shè)計。最后通過聯(lián)調(diào)仿真，做出電路板成品。從而簡化人機(jī)交互的問題，具體設(shè)計模塊如圖3-1所示：顯示顯示波形設(shè)定信號輸出放大電路D/A轉(zhuǎn)換單片機(jī)波形設(shè)定信號輸出放大電路D/A轉(zhuǎn)換單片機(jī)頻率設(shè)定頻率設(shè)定圖3-1總體設(shè)計框圖圖3-1總體設(shè)計框圖模塊介紹：1.波形設(shè)定：對任意波形的手動設(shè)定。2.D/A轉(zhuǎn)換：主要選用DAC0832來把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。3.單片機(jī)部分：最小系統(tǒng)。4.鍵盤：用按鍵來控制輸出波形的種類和頻率。5.顯示部分：采用LCD顯示波形的類型以及頻率。系統(tǒng)要求是便攜式低功耗的，所以在硬件電路建立前首先粗略計算一下整個系統(tǒng)所需的功耗?？紤]單片機(jī)部分（有最小系統(tǒng)，D/A轉(zhuǎn)換，鍵盤接口，擴(kuò)展部分顯示等部分）的功耗大小，機(jī)器體積小，價格便宜，耗電少，頻率適中，便于攜帶。軟件部分則通過KEIL軟件，用C51程序語言來實現(xiàn)信號發(fā)生器的主要功能，并通過ISP下載程序。3.2單元電路的設(shè)計3.2.1采樣模塊及原理DAC0832是CMOS工藝制造的8位D/A轉(zhuǎn)換器，屬于8位電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為1us，片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。DAC0832與單片機(jī)接成數(shù)據(jù)直接寫入方式，當(dāng)單片機(jī)把一個數(shù)據(jù)寫入DAC寄存器時，DAC0832的輸出模擬電壓信號隨之對應(yīng)變化。利用D/A轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生各種波形，如方波、三角波、正弦波、鋸齒波等以及它們組合產(chǎn)生的復(fù)合波形和不規(guī)則波形。1.DAC0832主要性能：◆輸入的數(shù)字量為8位；◆采用CMOS工藝，所有引腳的邏輯電平與TTL兼容；◆數(shù)據(jù)輸入可以采用雙緩沖、單緩沖和直通方式；◆轉(zhuǎn)換時間：1us；◆精度：1LSB；◆分辨率：8位；◆單一電源：5—15V，功耗20mw；◆參考電壓：-10—+10V；DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)資料:芯片內(nèi)有兩級輸入寄存器，使DAC0832具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。要是需要相應(yīng)的模擬信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實現(xiàn)這個供功能。運(yùn)放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，還可以外接。該片邏輯輸入滿足TTL電壓電平范圍，可直接與TTL電路或微機(jī)電路相接，待轉(zhuǎn)換的8位數(shù)字量由芯片的8位數(shù)據(jù)輸入線D0～D7輸入，經(jīng)DAC0832轉(zhuǎn)換后，通過2個電流輸出端IOUT1和IOUT2輸出，IOUT1是邏輯電平為"1"的各位輸出電流之和，IOUT2是邏輯電平為"0"的各位輸出電流之和。另外，ILE、CS、WR1、WR2和XFER是控制轉(zhuǎn)換的控制信號。DAC0832由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器和8位D/A轉(zhuǎn)換電路組成。輸入寄存器和DAC寄存器作為雙緩沖，因為在CPU數(shù)據(jù)線直接接到DAC0832的輸入端時，數(shù)據(jù)在輸入端保持的時間僅僅是在CPU執(zhí)行輸出指令的瞬間內(nèi)，輸入寄存器可用于保存此瞬間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。有時，微機(jī)控制系統(tǒng)要求同時輸出多個模擬量參數(shù)，此時對應(yīng)于每一種參數(shù)需要一片DAC0832，每片DAC0832的轉(zhuǎn)換時間相同，就可采用DAC寄存器對CPU分時輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時刻開始鎖存，進(jìn)而同時產(chǎn)生各模擬信號?？刂菩盘朓LE、CS、WR1用來控制輸入寄存器。當(dāng)ILE為高電平，CS為低電平，ER1為負(fù)脈沖時，在LE產(chǎn)生正脈沖；其中LE為高電平時，輸入寄存器的狀態(tài)隨數(shù)據(jù)輸入線狀態(tài)變化，LE的負(fù)跳變將輸入數(shù)據(jù)線上的信息存入輸入寄存器。控制信號WR2和XFER用來控制8位A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)XFER為低電平，WR2輸入負(fù)脈沖時，則在LE產(chǎn)生正脈沖；其中LE為高電平時，DAC寄存器的輸入與輸出的狀態(tài)一致，LE負(fù)跳變，輸入寄存器內(nèi)容存入DAC寄存器。DAC0832的數(shù)據(jù)輸出方式在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,通常使用的是電壓信號,而DAC0832輸出的是電流信號，這就需要由運(yùn)算放大器組成的電路實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。其中有輸出電壓各自極性固定的單位性輸出和在隨動系統(tǒng)中輸出電壓有正負(fù)極性的雙極性輸出兩種輸出方式。微處理器與DAC0832之間可以不加鎖存器，而是利用DAC0832內(nèi)部鎖存器，將CPU通過數(shù)據(jù)總線直接向DAC0832輸出的停留時間很短的數(shù)據(jù)保存，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束。3.2.2按鍵電路1.按鍵電路的選擇在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有按鍵或鍵盤，實現(xiàn)簡單的人機(jī)會話。鍵盤是一組按鍵的組合，鍵通常是一種常開型按鈕開關(guān)，平時鍵的兩個出點處于斷開狀態(tài)，按下鍵時他們才閉合。從鍵盤的結(jié)構(gòu)來分類，鍵盤可以分為獨(dú)立式和矩陣式兩類，每一類按其識別方法又都可以分為編碼和未編碼鍵盤兩種。鍵盤上閉合鍵的識別由專門的硬件譯碼器實現(xiàn)并產(chǎn)生編號或鍵值的稱為編碼鍵盤，由軟件識別的稱未編碼鍵盤。在由單片機(jī)組成的測控系統(tǒng)及智能化儀器中，用得較多的是未編碼鍵盤，本次設(shè)計我也使用未編碼鍵盤。未編碼鍵盤又分為獨(dú)立式鍵盤跟矩陣式鍵盤。（1）獨(dú)立式未編碼鍵盤結(jié)構(gòu)的工作原理及接口:在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常常需要簡單的幾個鍵完成數(shù)據(jù)、命令的輸入，此時可采用獨(dú)立式鍵盤的結(jié)構(gòu)。此接口電路的工作原理很簡單，無鍵按下時，各輸入線為高電平；有鍵按下時，相應(yīng)的輸入線為低電平，CPU查詢此輸入口的狀態(tài)就可知是哪個鍵閉合。采用一鍵一線的方法，當(dāng)按鍵的數(shù)目增加時，將增加輸入口的數(shù)量，為了減少占用輸入線數(shù)，可采用矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤。（2）矩陣式未編碼鍵盤結(jié)構(gòu)的工作原理:如圖3-2所示是4*4的鍵盤接口，它是矩陣式的結(jié)構(gòu)。圖中鍵盤的行線（X0~X3）與列線（Y0~Y3）的交叉處通過一個按鍵來聯(lián)通，行線通過電阻接+5V，當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時所有的行線和列線都斷開，則行線都呈高電平。當(dāng)鍵盤上某一個鍵閉合時，則該鍵所對應(yīng)的行線和列線被短路。例如：6號鍵被按下閉合時，行線X1和列線Y2被短路，此時X1的電平由Y2的電位所決定。如果把行線接到單片機(jī)的輸入口，列線接到單片機(jī)的輸出口，則在單片機(jī)的控制下，先使列線Y0為低電平，其余三根列線Y1、Y2、Y3都為高電平，讀行線狀態(tài)。如果X0、X1、X2、X3、都為高電平，則 Y0 這一列上沒有鍵合。如果讀出的行線狀態(tài)不全為高電平，則為低電平的行線和Y0相交的鍵處于閉合狀態(tài)。如果Y0這一列上沒有鍵合，接著使列線Y1為低電平，其余列線為高電平，用同樣方法檢查Y1這一列上有無鍵閉合。依此類推，最后使列線Y3為低電平，其余的列線為高電平，檢查Y3這一列上是否有鍵閉合。這種逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)的過程稱為對鍵盤的一次掃描。CPU對鍵盤掃描可以采取程序控制的隨機(jī)方式，CPU空閑時掃描鍵盤；也可以采取定時控制方式，每隔一定時間，CPU 對鍵盤掃描一次，CPU 可隨時響應(yīng)鍵盤輸入請求；還可以采用中斷方式，當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時，向CPU請求中斷，CPU響應(yīng)鍵盤輸入中斷，對鍵盤掃描，以識別哪一個鍵處于閉合狀態(tài)，并對鍵輸入信息作出相應(yīng)處理。CPU對鍵盤上閉合鍵的鍵號確定，可以根據(jù)行線和列線的狀態(tài)計算求得，也可以根據(jù)行線和列線狀態(tài)查表求得。圖3-2矩陣位編碼鍵盤2.按鍵的確認(rèn)及防抖處理按鍵的確認(rèn)：鍵盤實際上是一組按鍵開關(guān)的集合，其中每一個按鍵就是一個開關(guān)量輸入裝置。鍵的閉合與否，取決于機(jī)械彈性開關(guān)的通、斷狀態(tài)。反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，若高電平表示斷開，那么低電平鍵閉合。所以，通過電平狀態(tài)（高或低）的檢測，便可確定相應(yīng)按鍵是否已被按下。重鍵與連擊的處理：實際按鍵操作中，若無意中同時或先后按下兩個以上的鍵，系統(tǒng)確定哪個鍵操作是有效的，完全取決設(shè)計者的意圖。如視按下時間最長者為有效鍵，或認(rèn)為最先按下的鍵為當(dāng)前的按鍵，也可以將最后釋放的鍵看成是輸入鍵。不過單片機(jī)控制系統(tǒng)的資源有限，交互能力不強(qiáng)，通?？偸遣捎脝捂I按下有效，多鍵同時按下無效的原則。有時，由于操作人員按鍵動作不夠熟練，會使一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果，及重鍵的情形。為消除重鍵的影響，編制程序時可以將鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束。等鍵釋放電平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能程序，以防止一次擊鍵多次執(zhí)行的錯誤發(fā)生。按鍵防抖動技術(shù)：鍵盤作為向系統(tǒng)提供操作人員的干預(yù)命令的接口，以其特定的按鍵代表著各種確定操作命令。所以準(zhǔn)確無誤地辨認(rèn)每個鍵的動作及其所處的狀態(tài)，是系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。多數(shù)鍵盤的按鍵均采用機(jī)械彈性開關(guān)。一個電信號通過機(jī)械觸點的斷開、閉合過程，完成高、低電平的切換。由于機(jī)械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)閉合及斷開的瞬間必然伴隨有一連串的抖動。消除按鍵盤抖動通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。通過硬件電路消除按鍵過程中抖動的影響是一種廣為采用的措施。這種做法，工作可靠，且節(jié)省機(jī)時。硬件消抖是通過在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來消除抖動，一般采用R—S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。軟件消抖則是利用延時來跳過抖動過程。本次設(shè)計采用獨(dú)立位編碼鍵盤加一個四輸入與門的形式，如圖3-3所示。圖3-3鍵盤連接3.2.3顯示電路通過液晶1602顯示輸出的波形、頻率，其電路圖如下：圖3-4顯示電路連接如上圖所示，1602的八位數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的P1口，其三個使能端RS、RW、E分別接單片機(jī)的P3.2—P3.2。通過軟件控制液晶屏可以顯示波形的種類以及波形的頻率。3.2.4D/A電路功能：將波形樣值的編碼轉(zhuǎn)換成模擬值，完成雙極性的波形輸出。由一片0832和兩塊LM324運(yùn)放組成。DAC0832是一個具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位DAC。目前生產(chǎn)的DAC芯片分為兩類，一類芯片內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)寄存器，不需要外加電路就可以直接與微型計算機(jī)接口。另一類芯片內(nèi)部沒有數(shù)據(jù)寄存器，輸出信號隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化而變化，因此不能直接與微型計算機(jī)接口，必須通過并行接口與微型計算機(jī)接口。DAC0832是具有20條引線的雙列直插式CMOS器件，它內(nèi)部具有兩級數(shù)據(jù)寄存器，完成8位電流D/A轉(zhuǎn)換，故不需要外加電路。0832是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號，電流信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換可以由運(yùn)算放大器LM324實現(xiàn)，用兩片LM324可以實現(xiàn)雙極性輸出。單片機(jī)向0832發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。先利用采樣定理對各波形進(jìn)行抽樣，然后把各采樣值進(jìn)行編碼，的到的數(shù)字量存入各個波形表，執(zhí)行程序時通過查表方法依次取出，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。本次設(shè)計有256個點（正弦波）構(gòu)成波形的一個周期，則0832輸出256個樣值點后，樣值點形成運(yùn)動軌跡，即一個周期。重復(fù)輸出256個點，成為第二個周期。利用單片機(jī)的晶振控制輸出周期的速度，也就是控制了輸出的波形的頻率。這樣就控制了輸出的波形及其頻率。3.2.5流壓轉(zhuǎn)換電路DAC0832為電流輸出型轉(zhuǎn)換器,一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。如圖3-4所示為一種用兩級運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從第一個運(yùn)放輸出為單極性模擬電壓，從第二個運(yùn)放輸出為雙極性模擬電壓。放大電路元件采用LM324，LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖3-5。由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。圖3-5流壓轉(zhuǎn)換及放大電路3.2.6單片機(jī)與DAC0832的連接DAC0832同CPU的接口如圖3-6所示.DAC0832作為微處理器的一個端口，用地址92H的選通作為CS和WR1的控制信號，微處理器的寫信號直接來控制XFER和WR2。圖3-6單片機(jī)與DAC0832的連接圖3-6單片機(jī)與DAC0832的連接3.3本章小結(jié)本章主要對硬件部分作以詳細(xì)的介紹，并充分的介紹了單片機(jī)的外圍電路的各個部分。讓大家充分了解各部分的功能和結(jié)構(gòu)，為以后搭接電路做好充分準(zhǔn)備。硬件部分的搭接，也是對我們大學(xué)期間的學(xué)習(xí)和動手能力的一個考核。此電路的硬件搭接也較為簡單，主要是單片機(jī)和DAC0832的連接。第4章軟件設(shè)計4.1軟件的總體設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求而設(shè)計的，能可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。一個優(yōu)秀的應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)具有下列特點：(1)根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個獨(dú)立的部分。設(shè)計出軟件的總體結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)清晰、流程合理。(2)要樹立結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計風(fēng)格，各功能程序模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。(3)建立正確的數(shù)學(xué)模型。即根據(jù)功能要求，描述各個輸入和輸出變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，它是關(guān)系到系統(tǒng)好壞的重要因素。(4)為提高軟件設(shè)計的總體效率，以簡明、直觀法對任務(wù)進(jìn)行描述，在編寫應(yīng)用軟件之前，應(yīng)繪制出程序流程圖。(5)要合理分配系統(tǒng)資源，包括ROM、RAM、定時數(shù)器、中斷資源等。(6)注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。(7)加強(qiáng)軟件抗干擾設(shè)計，它是提高系統(tǒng)應(yīng)用可靠性的有利措施。本系統(tǒng)的軟件包括以下幾個程序模塊：(1)初始化程序；(2)顯示程序；(3)鍵盤掃描程序與處理程序；(4)定時器0服務(wù)程序；(5)正弦波發(fā)生程序及其服務(wù)程序；(6)三角波發(fā)生程序；(7)方波發(fā)生程序；4.2頻率改變與波形輸出流程圖頻率改變結(jié)束滿足要求？調(diào)用延時程序增加（降低）頻率P3.5(P3.6)=0等待開始圖4-1為頻率改變流程圖，圖4-2為波形輸出流程圖頻率改變結(jié)束滿足要求？調(diào)用延時程序增加（降低）頻率P3.5(P3.6)=0等待開始NNYYNNYY圖4-1頻率改變流程圖本圖主要介紹了AT89c51單片機(jī)，利用單片機(jī)的P3.5定時器端口進(jìn)行頻率的改變，在圖中我們可以看出，在給單片機(jī)上電的時，單片機(jī)等待P3.5口工作，如果P3.5不運(yùn)行則繼續(xù)等待，要正常運(yùn)行就要進(jìn)行定時功能，在運(yùn)行過程中如果滿足要求則可以進(jìn)行頻率的改變，如果不能滿足要求則要重新運(yùn)行直到滿足要求為止。初始化讀取方波表讀取正弦波表Waveform=0等待初始化讀取方波表讀取正弦波表Waveform=0等待NP3.2==0NP3.2==0YYP3.4按一次，變量Waveform=1變量等于2P3.4按一次，變量Waveform=1變量等于2YY變量等于1YY變量等于1NNNN讀取三角波表讀取三角波表波形輸出波形輸出圖4-2波形輸出流程圖從流程圖中我們可以看出,波形的輸出也是利用AT89C51單片機(jī)的P3.2口(外部中斷)來完成波形輸出的,假設(shè)高電平為1,低電平為0,當(dāng)出現(xiàn)高電平時,定時器的運(yùn)行同時受到定時器和外部中斷端口的控制,當(dāng)二者同為1時,T0(T1)啟動，當(dāng)TR0(TR1)=0時，T0(T1)停止計數(shù)，這樣可利用外部中斷端檢測脈沖信號的上升、下降沿、通過啟停定時器，達(dá)到測量脈沖波形的變化，輸出方波，正弦波，三角波。4.3頻率程序設(shè)計本設(shè)計采用定時器來控制波形頻率，通過輸出的兩點間的延時來實現(xiàn)調(diào)頻的功能。當(dāng)晶振頻率為24M時，單片機(jī)的機(jī)器周期就是0.5微妙。假設(shè)需要10HZ的正弦波，由于正弦波的取點個數(shù)為256個，所以每個點所要的時間為1/10/256秒，選用定時/計數(shù)器T0的方式1實現(xiàn)，設(shè)計數(shù)器初值為X：X=65536-（1/10/256*106/0.5）但是，由于實際程序執(zhí)行過程中，不光要取256個點，還要執(zhí)行一些與取點相關(guān)的程序，所以需要的初值往往要小于X。4.4鍵盤掃描程序與處理程序本次設(shè)計，鍵盤部分由3個鍵和一個4輸入與門組成，3個鍵可以分別控制波形的選擇和頻率的升降。P3.2為中斷入口地址，當(dāng)P3.2==0時，說明有鍵按下，然后取P3口的值和0Xf0相與，取出P3口的高4位，最后使用swatch（），當(dāng)P3&0xf0=0xe0時，說明波形選擇鍵按下，當(dāng)P3&0xf0=0xd0時，說明頻率升鍵按下，當(dāng)P3&0xf0=0xb0時，說明頻率衰減鍵按下。4.51602顯示程序如圖3-4所示16x02即32個字符（16列2行）。1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線。液晶顯示原理：液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動通信工具等眾多領(lǐng)域。4.6本章小結(jié)軟件部分是一個難點，軟件也是一個電路的靈魂。主要是頻率改變流程和波形輸出流程的程序設(shè)計，這一部分主要是考核大家在大學(xué)期間C語言和匯編語言的掌握程度。在此期間我查閱了各種資料和求助了老師和同學(xué)的幫助，才能完成軟件程序的設(shè)計。第5章系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試工作可分硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個部分，調(diào)試方法如下：首先，硬件調(diào)試主要是先制作硬件電路板，然后用萬用表等工具對電路檢查，最后應(yīng)用程序進(jìn)行功能調(diào)試。硬件調(diào)試比較費(fèi)時，需要細(xì)心和耐心，也需要熟練掌握電路原理。然后，用仿真軟件進(jìn)行軟件調(diào)試，比如單片機(jī)C51編輯軟件KEIL，該軟件提供一個集成開發(fā)環(huán)境uVision，它包括C編輯器、宏編輯器、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器。通過編譯、運(yùn)行，可以檢查程序錯誤。但應(yīng)用此方法，仍需要十分了解所使用元器件的工作方式和管腳連接方式。在確定編程思路以后將各部分的程序及各子程序編好，使用keil進(jìn)行編譯，根據(jù)提示的錯誤對程序進(jìn)行修改。除了語法差錯和邏輯差錯外，當(dāng)確認(rèn)程序沒問題時，通過直接加載到protues軟件電路中進(jìn)行仿真。結(jié)論基于單片機(jī)的智能信號發(fā)生器設(shè)計，該課題的設(shè)計目的是充分運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識，考察現(xiàn)在正在使用的信號發(fā)生器的基本功能，完成一個基本的實際系統(tǒng)的設(shè)計全過程。關(guān)鍵是這個實際系統(tǒng)設(shè)計的過程，在整個過程中我可以充分發(fā)揮單片機(jī)知識。特別是這個信號發(fā)生器的設(shè)計中涉及到一個典型的控制過程。通過單片機(jī)控制一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器DAC0832產(chǎn)生所需要的電流，然后使用運(yùn)算放大器LM324可以將其電流輸出線性地轉(zhuǎn)換成電壓輸出，通過程序的控制，可以產(chǎn)生一系列有規(guī)律的波形。這樣一個信號發(fā)生裝置在控制領(lǐng)域有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范圍。此設(shè)計方案硬件較為簡單，主要是由單片機(jī)跟DAC08322個芯片構(gòu)成，連線也較簡便。鍵盤電路用的獨(dú)立未編碼結(jié)構(gòu)，三個鍵分別控制波形及頻率。軟件程序方面較為復(fù)雜一點，此方案主要是靠程序的控制，主要由3個波形產(chǎn)生的子程序和1602液晶顯示程序，加上有承上啟下作用的主程序構(gòu)成，程序思路還是比較清晰。其中正弦波和三角波的程序較為繁瑣，因為是通過查表指令產(chǎn)生的，所以要列出個含有較多字符的表格。當(dāng)然還是存在不足的地方，比如不能實現(xiàn)任意頻率與幅度的可調(diào)，顯示電路跟鍵盤電路有待進(jìn)一步改進(jìn)。致謝持續(xù)緊張和忙碌了幾個月的畢業(yè)設(shè)計終于做完了，在此我特別感謝帶我的指導(dǎo)老師-宋建華老師，在這次畢業(yè)設(shè)計中對我的的耐心指導(dǎo)和幫助。如果沒有宋老師的幫助我是不可能完成這次畢業(yè)設(shè)計的，還有各位同學(xué)和我的室友，在此期間對我的幫助和鼓勵，使我在設(shè)計的時候信心十足。感謝學(xué)校給我們這次畢業(yè)設(shè)計的機(jī)會和其它的幫助。還有一同討論、幫助我設(shè)計的同學(xué)表示感謝。在畢設(shè)期間由于基礎(chǔ)問題和外在的許多壓力，使我多次想放棄這次畢業(yè)設(shè)計，是我的老師和家人給了我很多的自信和幫助，使得我有信心繼續(xù)下去。我在這里謝謝幫助過和勸導(dǎo)過我的人，我的人生因為有你們而更加美麗輝煌。參考文獻(xiàn)[1]胥紹禹．多波形信號發(fā)生器[J]．電子報，2006(18)，18~21．[2]楊瀟，劉剛，翟玉文．多功能PWM信號發(fā)生器設(shè)計[J]．吉林化工學(xué)院學(xué)報,2010(02)，50~52[3]邢喆，朱繡鑫．多功能信號發(fā)生器[J]．電子測量技術(shù)，2004(06)，18~19[4]陳再清．多頻率信號發(fā)生器[J]．電子技術(shù)，1995(04)，37~38[5]李輝，朱林生．基于FPGA的三相函數(shù)發(fā)生器設(shè)計[J]．電子科技，2010(07)，87~91[6]郭強(qiáng)．基于FPGA的信號發(fā)生器的設(shè)計[J]．機(jī)械與電子，2010(11)，112~113[7]黃惟公．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．西安電子科技大學(xué)出版社，2007[8]邱關(guān)源．電路[M]．高等教育出版社，1999[9]鮑祖尚．基于MAX038的信號發(fā)生器設(shè)計[J]．中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2010(07)，181~184[10]姜穎韜．正弦波信號發(fā)生器的DSP設(shè)計[J]．科技經(jīng)濟(jì)市場，2010(06)，10~12[11]劉長君．基于函數(shù)發(fā)生芯片MAX038的函數(shù)發(fā)生器設(shè)計[J]．電子世界，2010(06)，48~49[12]徐仁貴，管運(yùn)生，李學(xué)東．實用的多功能信號發(fā)生器[J]．電測與儀表，2000(07)，40~42[13]康書英，趙書濤．一種簡易的任意波形信號發(fā)生器[J]．電力情報，1996(04)，25~27[14]Tierney,JRader,C.M.,andGold,B．ADigitalFrequencySynthesizer,IEEE[J]．TransactionsonAudioandElectroacoustics,2000(08)，112~115[15]SullvanGJ.Rate-distortionoptimizationforvideocompression.[J]IEEESignalProcessing.Mag.,1998,15(6):74-90附錄1譯文從1989年開始,一個新的數(shù)學(xué)技術(shù)稱為小波變換(WT)已經(jīng)成功地應(yīng)用在化學(xué)信號處理。出版物的數(shù)量與應(yīng)用程序的重量操縱化學(xué)數(shù)據(jù)已迅速增加在過去的兩年里從一個論文被發(fā)表在1989年到1996年的論文和41181997年的論文。超過70篇論文發(fā)表在了1989年至1997年間。在這些發(fā)表的作品,重量是主要用于噪聲去除和數(shù)據(jù)壓縮在不同領(lǐng)域的分析化學(xué),包括流動注射分析、高效液相色譜、紅外光譜、質(zhì)譜、核磁共振譜、紫外-可見光譜法和伏安法。它已經(jīng)被用來解決特定的問題在量子化學(xué)和化學(xué)物理。本文應(yīng)用小波變換的小波包變換及其衍生物(WPT)進(jìn)行了綜述。研究工作由中國研究人員在中國的重量也包括。

早期的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障特征是很弱的,是被強(qiáng)噪聲一般。如何更準(zhǔn)確地提取早期(弱)故障特征信號仍是一個熱點和難點的研究的學(xué)科。深入研究了旋轉(zhuǎn)機(jī)械的基本特征和常見的早期故障診斷方法,并總結(jié)了研究現(xiàn)狀的早期診斷領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備信號特征提取和故障診斷。

為了執(zhí)行一個芯片上的測試,用于描述靜態(tài)和傳輸參數(shù)的嵌入式數(shù)模轉(zhuǎn)換器(adc),本文提出了一種可重構(gòu)的正弦信號發(fā)生器振蕩器為基礎(chǔ),可以產(chǎn)生兩個高和低頻率正弦信號通過切換到不同的模式的振蕩器。模擬和數(shù)字信號可以另外生產(chǎn)同時在兩種模式不僅提供測試的刺激,但也參考反應(yīng)的ADC內(nèi)置的年代除了一個比特數(shù)模轉(zhuǎn)換器和平滑濾波器,這個提議建造完全由發(fā)生器是數(shù)字電路,因此很容易集成了這個硅函數(shù)和驗證本身在測試之前的ADC。

任意信號發(fā)生器發(fā)揮重要作用在許多應(yīng)用程序中。幾種不同的技術(shù)利用兩個模擬和數(shù)字的方法正在被用于生成周期信號。然而,它們都存在著許多缺點。在這項研究中,我們提出建模、模擬和原型小說定期任意信號的生成系統(tǒng)利用fpga。該系統(tǒng)利用正交函數(shù)來生成各種周期性任意信號。方法:一個新方法任意信號發(fā)生器發(fā)揮重要作用在許多應(yīng)用程序中。幾種不同的技術(shù)利用兩個模擬和數(shù)字的方法正在被用于生成的設(shè)計已經(jīng)通過使用最先進(jìn)的高水平的設(shè)計技術(shù)和已針對最新的可用的FPGA芯片從Xilinx和阿爾特拉。結(jié)果:仿真結(jié)果展示了數(shù)字和模擬版本了。這是發(fā)現(xiàn)所有的信號顯示生成精確的0犯錯任意信號發(fā)生器發(fā)揮重要作用在許多應(yīng)用程序中。幾種不同的技術(shù)利用兩個模擬和數(shù)字的方法正在被用于一代的結(jié)論:優(yōu)秀的精度與零誤差達(dá)到。在設(shè)計和實現(xiàn)任意信號的生成系統(tǒng)是獨(dú)立的,并?需要支持的任何計算機(jī)硬件或軟件,需要在早期的嘗試已經(jīng)得出結(jié)論,幾乎任何周期信號可以生成。

有許多不同類型的信號發(fā)生器,為不同的目的和應(yīng)用程序(和在不同程度的費(fèi)用)。一般來說,沒有設(shè)備適用于所有可能的應(yīng)用程序。因此選擇信號發(fā)生器是按需求。對sst1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求,我們已經(jīng)開發(fā)了一種基于CAMAC測試信號發(fā)生器模塊使用的可配置設(shè)備(CPLD)。這個模塊是基于CAMAC接口,但可以用于測試兩CAMAC和PXI數(shù)據(jù)采集這個模塊是基于CAMAC接口,但可以用于測試兩CAMAC和PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在sst1托卡馬克裝置。它還可以用于其他類似的應(yīng)用程序。與傳統(tǒng)的信號發(fā)生器,嵌入式硬件,它是一個靈活的硬件裝置,可編程通過圖形用戶界面(GUI)開發(fā)的虛擬儀器的應(yīng)用程序開發(fā)工具。這項工作的主要目的是開發(fā)一個信號發(fā)生器用于測試我們的數(shù)據(jù)采集接口為大量該模塊可以操作要么在連續(xù)信號的生成模式或在觸發(fā)模式取決于應(yīng)用程序。這可以通過前面板開關(guān)或通過CAMAC軟件命令(用于遠(yuǎn)程操作)。類似的模塊重置和觸發(fā)器生成操作可以執(zhí)行通過前面板按鈕開關(guān)或通過軟件CAMAC命令。模塊有設(shè)施接受外部TTL電平觸發(fā)和時鐘通過羅曼蘭連接器。模塊也可以生成該模塊可以操作要么在連續(xù)信號的生成模式或在觸發(fā)模式取決于應(yīng)用程序。這可以通過前面板開關(guān)或通過CAMAC軟件命令(用于遠(yuǎn)程操作)。類似的模塊重置和觸發(fā)器生成操作可以執(zhí)行通過前面板按鈕開關(guān)或通過軟件CAMAC命令。模塊有設(shè)施接受外部TTL電平觸發(fā)和時鐘通過羅曼蘭連接器。模塊也可以生成觸發(fā)器和時鐘信號,可以傳遞給其他設(shè)備通過羅曼蘭連接器。該模塊生成兩種類型的信號:模擬和數(shù)字(TTL級別)。模擬輸出(單通道)是生成的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器通過CPLD進(jìn)行各種類型的波形像正弦、正方形、三角形和其他的波的形狀能夠變化幅度和頻率。該模塊是非常有用的測試多達(dá)32個頻道同時具有不同不同的頻率在集團(tuán)幫助我們測試階段不同渠道轉(zhuǎn)移。我們已經(jīng)測試了32頻道的PXI數(shù)據(jù)采集模塊同時與發(fā)達(dá)的硬件。附錄2英文參考資料Startingfrom1989,anewmathematicaltechniqueknownaswavelettransform(WT)hasbeenappliedsuccessfullyforsignalprocessinginchemistry.ThenumberofpublicationsrelatedtotheapplicationofWTtomanipulatechemicaldatahasincreasedrapidlyinthelast2yearsfromonepaperbeingpublishedin1989to18papersin1996and41papersin1997.Morethan70paperswerepublishedwithintheperiodfrom1989to1997.Inthesepublishedworks,WTwasmainlyemployedfornoiseremovalanddatacompressionindifferentfieldsofanalyticalchemistrythatincludeflowinjectionanalysis,highperformanceliquidchromatography,infraredspectrometry,massspectrometry,nuclearmagneticresonancespectrometry,ultraviolet–visiblespectrometryandvoltammetry.Ithasbeenemployedtosolvecertainproblemsinquantumchemistryandchemicalphysics.Inthispaper,applicationsofthewavelettransformanditsderivativewaveletpackettransform(WPT)arereviewed.ResearchworksonWTbyChineseresearchersinChinaarealsoincluded.Earlyfaultfeaturesofrotatingmachineryisveryweakandisdisturbedbystrongnoisegenerally.howtomoreaccuratelyextractearly(weak)faultfeaturesfromsignalsisstillahotanddifficultpointofresearchofthediscipline.Anintensivestudyisgiventobasicfeaturesofrotatingmachineryearlyfaultsandcommondiagnosismethod,Andalsosummarizedtheresearchstatusofearlydiagnosisinthefieldofmechanicalequipmentsignalfeatureextractionandfaultdiagnosis.Inordertoperformanon-chiptestforcharacterizingbothstaticandtransmissionparametersofembeddedanalog-to-digitalconverters(ADCs),thispaperpresentsanoscillator-basedreconfigurablesinusoidalsignalgeneratorwhichcanproducebothhighandlowfrequencysinusoidalsignalsbyswitchingtheoscillatorintodifferentmodes.Analoganddigitalsignalscanadditionallybeproducedconcurrentlyinbothmodestoprovidenotonlyteststimuli,butalsoreferenceresponsesfortheADCbuilt-inself-test.Thegeneratedoscillationsignalamplitudeandfrequencycanbeeasilyandpreciselycontrolledbysimplysettingtheoscillatorclockfrequencyandinitialconditioncoefficients.Exceptfora1-bitdigital-to-analogconverterandsmoothingfilter,thisproposedgeneratorisconstructedentirelybydigitalcircuits,andhenceeasilyintegratesthissiliconfunctionandverifiesitselfbeforetestingtheADCs.

Arbitrarysignalgeneratorsplayanimportantroleinmanyapplications.Severaldifferenttechniquesutilizingbothanaloganddigitalapproachesarebeingusedforthegenerationofperiodicsignals.However,allofthemsufferfrommanydrawbacks.Inthisstudy,wepresentmodeling,simulationandprototypingofanovelperiodicarbitrarysignalgenerationsystemusingFPGAs.Theproposedsystemutilizesorthogonalfunctionstogenerateavarietyofperiodicarbitrarysignals.Approach:AnewapproachfordesigningarbitrarysignalsutilizingWalshandRademacherfunctionshadbeenused.Thedesignhadbeendoneusingstate-of-the-arthighleveldesigntechniquesandhasbeentargetedtothelatestavailableFPGAchipsfromXilinxandAltera.Results:Thesimulationresultsdemonstratedboththedigitalandanalogversionswerepresented.Itwasfoundthatallthesignalsgeneratedshowedpreciselyzeroerrorandthesignalgeneratedwasexactlythesameasthedesiredone.Conclusion:Excellentaccuracywithzeroerrorisachieved.ThedesignedandimplementedArbitrarysignalGenerationSystemisstand-aloneanddoesn?trequirethesupportofanycomputerhardwareorsoftware,aswasneededinearlierattemptsIthasbeenconcludedthatvirtuallyanyperiodicsignalcanbegeneratedusingthetechniquedeveloped.Therearemanydifferenttypesofsignalgenerators,withdifferentpurposesandapplications(andatvaryinglevelsofexpense).Ingeneral,nodeviceissuitableforallpossibleapplications.Hencetheselectionofsignalgeneratorisasperrequirements.ForSST-1DataAcquisitionSystemrequirements,wehavedevelopedaCAMACbasedTestSignalGeneratormoduleusingRe-configurabledevice(CPLD).ThismoduleisbasedonCAMACinterfacebutcanbeusedfortestingbothCAMACandPXIDataAcquisitionSystemsinSST-1tokamak.Itcanalsobeusedforothersimilarapplications.Unliketraditionalsignalgenerators,whichareembeddedhardware,itisaflexiblehardwareunit,programmablethroughGraphicalUserInterface(GUI)developedinLabVIEWapplicationdevelopmenttool.Themainaimofthisworkistodevelopasignalgeneratorfortestingourdataacquisitioninterfaceforalargenumberofchannelssimultaneously.ThemodulefrontpanelhasvariousconnectorslikeLEMOandDtypeconnectorsforsignalinterface.Themodulecanbeoperatedeitherincontinuoussignalgenerationmodeorintriggeredmodedependinguponapplication.ThiscanbedoneeitherbyfrontpanelswitchorthroughCAMACsoftwarecommands(forremoteoperation).SimilarlymoduleresetandtriggergenerationoperationcanbeperformedeitherthroughfrontpanelpushbuttonswitchorthroughsoftwareCAMACcommands.ThemodulehasthefacilitytoacceptexternalTTLleveltriggerandclockthroughLEMOconnectors.Themodulecanalsogeneratetriggerandtheclocksignal,whichcanbedeliveredtootherdevicesthroughLEMOconnectors.Themodulegeneratestwotypesofsignals:Analoganddigital(TTLlevel).Theanalogoutput(singlechannel)isgeneratedfromDigitaltoAnalogConverterthroughCPLDforvarioustypesofwaveformslikeSine,Square,Triangularandotherwaveshapethatcanvaryinamplitudeaswellasinfrequency.Themoduleisquiteusefultotestupto32channelssimultaneouslywithdifferentfrequencyTTLlevelsquarewavesignal(digitalsignal)inagroupof8channels.Therearefoursuchgroupswithsimilarsetoffrequencies.Thedifferentfrequenciesingrouphelpustotestphaseshiftsbetweendifferentchannels.Wehavetested32channelsofPXIDataacquisitionmodulessimultaneouslywiththedevelopedhardware.

附錄3原理圖附錄4源程序#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDAdataP0sbitDA_S1=P2^0;sbitDA_S2=P2^1;sbitkey=P3^2;ucharwavecount;ucharTHtemp,TLtemp;ucharjudge=1;ucharwaveform; ucharcodefreq_unit[3]={10,50,200};ucharidatawavefreq[3]={1,1,1}; ucharcodelcd_hang1[]={"SineWave""TriangleWave""SquareWave""SelectWave:""pressNo.1key!"};ucharidatalcd_hang2[16]={"f=Hz"};ucharcodewaveTH[]={ 0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};ucharcodewaveTL[]={ 0x06,0x8a,0x10,0x4e,0x78,0x93,0xa8,0xb3,0xbe,0xc6, 0xac,0xde,0x48,0x7a,0x99,0xaf,0xbb,0xc8,0xd0,0xde, 0xff,0x8e,0x5a,0x41,0x32,0x28,0x20,0x1b,0x17,0x0e};ucharcodetriangle_tab[]={ 0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38,0x40,0x48,0x50,0x58,0x60,0x68,0x 70,0x78, 0x80,0x88,0x90,0x98,0xa0,0xa8,0xb0,0xb8,0xc0,0xc8,0xd0,0xd8,0xe0,0xe8,0xf 0,0xf8,0xff, 0xf8,0xf0,0xe8,0xe0,0xd8,0xd0,0xc8,0xc0,0xb8,0xb0,0xa8,0xa0,0x98,0x90,0x8 8,0x80, 0x78,0x70,0x68,0x60,0x58,0x50,0x48,0x40,0x38,0x30,0x28,0x20,0x18,0x10,0x 08,0x00};ucharcodesine_tab[256]={ 0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0x ab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc, 0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1, 0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec, 0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xf e,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6, 0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef, 0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd 1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2, 0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x9 6,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80, 0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x 55,0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43, 0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x 1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13, 0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x 02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0 x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10, 0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x2