**：電子產品世界/ 西北工業大學航海學院任緒科趙俊渭周明
核心器件: at89c52 74hc163
引言 在電子工程設計與測試中，常常需要一些複雜的、具有特殊要求的訊號，要求其波形可任意產生，頻率方便可調。通常的訊號產生器難以滿足要求，市場上**的任意訊號產生器**昂貴。結合實際需要，我們設計了一種任意波形發生器。
電路設計中充分利用matlab的**功能，將希望得到的波形訊號在matlab中完成訊號的產生、抽樣和模數轉換，並將得到的數字波形資料存放在資料儲存器中，通過微控制器和cpld控制，將波形資料讀出，送入後向通道進行a/d轉換和放大處理後得到所需的模擬訊號波形。利用上述方法設計的任意波形發生器，訊號產生靈活方便、功能擴充套件靈活、訊號引數可調，實現了硬體電路的軟體化設計。具有電路結構簡單、實用性強、成本低廉等優點。
系統框圖
任意波形發生器的設計思想，是利用matlab的強大**功能，方便、快捷的生成給定頻率、週期、脈寬的任意波形資料；並將資料預存在資料儲存器中。在微控制器控制下，利用cpld電路產生位址讀出資料，送入d/a轉換電路，得到所需的任意波形訊號。系統結構框圖如圖1；圖中分頻電路和位址發生器由cpld實現。
圖1 系統框圖
電路設計及實現
微控制器控制電路
微控制器採用at89c52晶元，通過軟體程式設計產生所要求的控制訊號。主要的控制引數包括：訊號週期、脈寬；分頻電路的開始訊號、位址發生器的復位訊號；e2prom的選通訊號；d/a轉換電路的選通訊號。
在具體電路中，埠p1.0控制分頻電路的啟動、p1.1控制位址發生器的清零，p2.
0控制28c256和ad7545的選通訊號。微控制器工作在定時器0方式，軟體設計利用c語言實現。流程圖如圖2所示。
圖2 軟體流程圖
波形資料生成
matlab作為一款優秀的數學工具軟體，具有強大的運算功能；可以方便的產生各種訊號波形，在軟體中實現波形訊號的產生、抽樣和模數轉換。設計的任意波形發生器，資料儲存器選用28c256晶元，訊號波形通過matlab**產生；得到的波形資料存放在資料儲存器28c256中。具體設計中，我們要求產生週期為200ms，脈寬為5ms的單/調頻混合訊號，其中單頻訊號的脈寬為4ms，頻率為30khz；調頻訊號的脈寬為1ms，頻率為30khz_35khz。
在matlab中設定抽樣率為500khz,得到了2500個波形資料。這些混合波形資料在燒錄入資料儲存器的過程中，由於波形資料較多，直接用手工錄入資料儲存器中不僅費時且容易出錯。為克服這一弊端，通過matlab程式設計的方法將產生的波形資料按照hex檔案的intel格式存放,然後將這些波形資料整批次燒錄入資料儲存器中。
採用上述方法，波形資料生成簡單，快捷；可根據需要在軟體程式中方便地修改訊號引數；無需改動硬體電路即可實現訊號引數的功能擴充套件。
cpld邏輯設計
分頻電路採用兩片74hc163實現。通過分頻電路，將12mhz的晶振標準頻率分頻後，得到500khz的抽樣頻率，作為位址發生器的時鐘。分頻電路的工作由微控制器控制。
位址發生器電路由3片74hc163組成，時鐘頻率為500khz，有分頻電路提供；和預存的波形資料抽樣頻率相一致，以實現資料的無失真讀出。
電路設計中，採用altra公司的epm7128aetc100－10晶元，在max+plusⅱ開發環境中完成分頻緶泛偷刂販⑸ 韉緶返納杓啤； 贑pld的電路設計，可以省去大部分的中小規模積體電路和分離元件；使得電路具有整合度高、工作速度快、程式設計方便、**低廉的顯著優點。通過cpld和資料預生成的訊號實現方法，無需改變硬體電路，即可實現訊號引數的任意調整；同時外圍電路十分簡單，為工程除錯和應用帶來了方便。
d/a轉換電路
d/a轉換電路的實現如圖3所示。 電路中，ad7545將波形資料轉換為模擬訊號；lf353進行訊號濾波和整形。
結語 採用上述方法設計的任意波形發生器，通過軟體和硬體結合，充分發揮matlab強大的**功能，盡可能的減少了硬體開銷。根據實際需要，可產生正弦波、三角波、鋸齒波、方波等多種波形，可以產生線性調頻訊號（lfm），單頻脈衝訊號（cw），余弦包絡訊號以及他們之間的組合訊號等多種波形引數；滿足了工程需要。該任意波形發生器已應用於在研專案「水中運動目標軌跡測量」中，效果良好。
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