專利名稱：帶波形顯示的數(shù)字信號(hào)源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置，具體涉及一種帶波形顯示的數(shù)字信號(hào)源。
背景技術(shù)：
在自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)中，經(jīng)常需要進(jìn)行性能的測(cè)試和信息的傳送，這些都離不開一定的波形作為測(cè)試和傳送的依據(jù)。常用的波形有正弦波、矩形波、三角波等，信號(hào)源即是用于產(chǎn)生這些波形的儀器。
工程實(shí)踐中，經(jīng)常需要頻率和振幅可以調(diào)節(jié)的信號(hào)源作為電子設(shè)備的組成部分，或是用來作為測(cè)試、調(diào)整電子設(shè)備的實(shí)驗(yàn)儀器。
現(xiàn)有的信號(hào)源設(shè)備存在以下不足之處(1)現(xiàn)有信號(hào)源面板上按鍵太多，用戶操作困難；(2)現(xiàn)有的信號(hào)源只顯示信號(hào)頻率，不顯示信號(hào)幅值，信號(hào)幅值需要通過交流毫伏表來測(cè)量得到；(3)現(xiàn)有的信號(hào)源不顯示信號(hào)的波形，用戶常需要通過示波器來觀察信號(hào)波形是否失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可在面板上直接顯示信號(hào)頻率和幅度且操作簡(jiǎn)單之?dāng)?shù)字信號(hào)源。
本發(fā)明的技術(shù)問題是通過下面的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。其特征在于它包括控制器、波形采樣與處理模塊、程控程控時(shí)鐘模塊、測(cè)頻與鍵盤控制模塊及液晶顯示模塊，所述控制器分別與波形采樣與處理模塊、程控程控時(shí)鐘模塊、測(cè)頻與鍵盤控制模塊及液晶顯示模塊相連，輸入信號(hào)送入波形采樣與處理模塊和測(cè)頻模塊中，程控程控時(shí)鐘模塊同時(shí)與波形采樣與處理模塊相連。所述控制器包括兩單片機(jī)和緩沖器，其中一單片機(jī)通過緩沖器與外圍電路相連，通過串口與另一單片機(jī)相接；所述波形采樣與處理模塊包括靜態(tài)儲(chǔ)存器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、可編程邏緝器件，所述靜態(tài)儲(chǔ)存器與可編程邏緝器件相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器則分別與靜態(tài)儲(chǔ)存器和可編程邏緝器件相連；所述程控時(shí)鐘模塊包括發(fā)光二極管、程控時(shí)鐘發(fā)生器、電平轉(zhuǎn)換芯片和光耦，其中光耦與三極管組成信號(hào)隔離電路；所述測(cè)頻與鍵盤控制模塊由兩個(gè)緩沖器、比較器、計(jì)數(shù)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器和發(fā)光二極管組成，其中比較器與計(jì)數(shù)器相連；所述液晶顯示模塊包括液晶控制器、液晶顯示器和存儲(chǔ)器，其中液晶控制器分別與液晶顯示器和存儲(chǔ)器相互連接。
本發(fā)明具有下列技術(shù)效果(1)簡(jiǎn)化了面板，面板上按鍵較少，操作簡(jiǎn)單，使用方便，不易出錯(cuò)；(2)除顯示信號(hào)的頻率外，還顯示信號(hào)的幅度；(3)帶波形顯示，用戶不必接示波器來觀察波形是否失真；(4)用戶可減少購(gòu)買其它設(shè)備的費(fèi)用，節(jié)約開支。


圖1為本發(fā)明電路原理框圖；圖2為本發(fā)明控制器模塊電路圖；圖3本發(fā)明波形采樣與處理模塊電路圖；圖4為本發(fā)明程控時(shí)鐘模塊電路圖；圖5為本發(fā)明測(cè)頻和鍵盤控制模塊電路圖；圖6為本發(fā)明液晶顯示模塊電路圖；圖7為本發(fā)明系統(tǒng)工作流程圖；圖8為本發(fā)明操控面板圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括控制器、波形采樣與處理模塊、程控程控時(shí)鐘模塊、測(cè)頻與鍵盤控制模塊及液晶顯示模塊，上述各模塊組成的電路實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明所要達(dá)到的功能。其中控制器是本發(fā)明之中心部件，分別與波形采樣與處理模塊、程控時(shí)鐘模塊、測(cè)頻與鍵盤控制模塊及液晶顯示模塊相連，輸入信號(hào)送入波形采樣與處理模塊和測(cè)頻模塊中，程控時(shí)鐘模塊同時(shí)與波形采樣與處理模塊相連。
下面分述各電路。
如圖2所示，本發(fā)明控制器模塊主要采用八位總線緩沖器U14和兩單片機(jī)U1、U17，其中單片機(jī)U17通過緩沖器U14與外圍電路相連，通過串口與另一單片機(jī)U1相接，這樣不但可以提高實(shí)時(shí)性，而且方便電路板布局布線。U17是通用MCS51系列單片機(jī)，型號(hào)為89C52，主要負(fù)責(zé)采樣、數(shù)據(jù)處理以及程控時(shí)鐘和液晶的控制工作。
單片機(jī)U17的P0口和P2口主要完成下述三項(xiàng)任務(wù)通過八線緩沖器U14對(duì)存儲(chǔ)器U15進(jìn)行讀寫操作；與可編程邏輯器件U18進(jìn)行交互操作；將采集到的數(shù)據(jù)送到液晶控制器U11進(jìn)行顯示輸出。P1口用來對(duì)程控時(shí)鐘發(fā)生器U21進(jìn)行參數(shù)配置，確定程控時(shí)鐘發(fā)生器U21輸出的采樣時(shí)鐘的頻率。
單片機(jī)U1是通用MCS51系列單片機(jī)，型號(hào)為89C52，主要完成測(cè)頻、DAC輸出和鍵盤接口處理功能，單片機(jī)U1通過串口與U17進(jìn)行通信。
單片機(jī)U1的P0口和P2口用來和面板上的按鍵相連，確定用戶要執(zhí)行的命令。P1口用來給串行接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換器U9送配置字，確定其輸出模擬電壓的大小。單片機(jī)U1的定時(shí)器用來測(cè)量輸入信號(hào)的頻率。
U14為緩沖器，型號(hào)為74F245。主要功能是完成8位數(shù)據(jù)總線的接收和發(fā)送功能。
控制器模塊電路中單片機(jī)U17通過緩沖器U14與外圍電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過串口與單片機(jī)U1進(jìn)行通信。
如圖3所示，本發(fā)明波形采樣與處理模塊電路包括靜態(tài)儲(chǔ)存器U15、模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16、可編程邏緝器件U18，所述靜態(tài)儲(chǔ)存器U15與可編程邏緝器件U18相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16則分別與靜態(tài)儲(chǔ)存器U15和可編程邏緝器件U18相連。
下面分述各元器件D18、D19為發(fā)光二極管，對(duì)應(yīng)操作面板上的指示燈。
U15為靜態(tài)存儲(chǔ)器，型號(hào)為CY7C128A-25，主要功能是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
U16為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，型號(hào)為TLC5540，主要功能是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸出，它分別與靜態(tài)儲(chǔ)存器U15和可編程邏緝器件U18相連。
U18為可編程邏輯器件，型號(hào)為ISPLSI1016-E80，主要功能是自動(dòng)完成信號(hào)的采集功能，無(wú)需CPU干預(yù)，與靜態(tài)儲(chǔ)存器U15相連。
JP2、JP3、JP4、JP5、JP8為跳線器，主要功能是完成電路的測(cè)試功能。
U19為三端穩(wěn)壓器，型號(hào)為7905，主要功能是輸出-5V電源電壓。
U8A、U8B、U8C及U8D為與非門，型號(hào)為74HC00，主要功能是將輸入的兩個(gè)TTL信號(hào)與操作后求反。
U20A、U20B、U20C、U20D、U20E及U20F為非門，型號(hào)為74HC14。主要功能是將輸入的TTL信號(hào)反相。
U8與U20組成的電路的功能是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，求得控制信號(hào)。
波形采樣與處理模塊主要由40MSPS的模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16、靜態(tài)存儲(chǔ)器U15和可編程邏輯器件U18組成。由可編程邏輯器件U18產(chǎn)生地址，控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16進(jìn)行采樣，以程控的頻率寫入靜態(tài)存儲(chǔ)器U15。一次性采樣256點(diǎn)后，將靜態(tài)存儲(chǔ)器U15的控制權(quán)轉(zhuǎn)交給單片機(jī)U17，由單片機(jī)U17讀取處理送液晶顯示。其具體操作過程為經(jīng)處理的輸入信號(hào)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16的模擬端口，按照可編程邏緝器件U18給出的采樣頻率完成采樣工作，采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到靜態(tài)存儲(chǔ)器U15中，靜態(tài)存儲(chǔ)器U15的地址由可編程邏緝器件U18給出。采滿數(shù)據(jù)后，可編程邏緝器件U18停止對(duì)模擬信號(hào)的采集工作。
本發(fā)明模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16其轉(zhuǎn)換速率范圍為5到40MSPS，模擬帶寬為80MHz。由于其低端采樣率受到限制，因此采用控制RAM寫入速度的方式來控制采樣速率。為了控制誤差使復(fù)現(xiàn)的波形盡量準(zhǔn)確，實(shí)際在1到40MHz的信號(hào)范圍內(nèi)每周期采樣一個(gè)點(diǎn)，在40到80MHz的信號(hào)范圍內(nèi)每周期采樣2個(gè)點(diǎn)來復(fù)現(xiàn)波形。
如圖4所示，本發(fā)明程控時(shí)鐘電路包括發(fā)光二極管D20、程控時(shí)鐘發(fā)生器U21、電平轉(zhuǎn)換芯片U22和光耦U26、U27、U28，其中光耦U26、U27、U28與三極管Q1、Q2、Q3組成信號(hào)隔離電路。
下面分述各元器件D20為發(fā)光二極管，對(duì)應(yīng)操作面板上的指示燈。
U21為程控時(shí)鐘發(fā)生器，型號(hào)為SY89429V，主要功能是給AD轉(zhuǎn)換芯片提供采樣時(shí)鐘。
U22為電平轉(zhuǎn)換芯片，型號(hào)為SY100ETL23L，主要功能是將程控時(shí)鐘發(fā)生器U21輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL電平。
JP6、JP7為跳線器，主要功能是完成電路的測(cè)試功能。
U23為開關(guān)電源，型號(hào)為L(zhǎng)T1086CM-3.3，主要功能是輸出3.3V電源電壓。
U26、U27、U28為光耦，型號(hào)為6N137，主要功能是將輸入和輸出信號(hào)隔離。
Q1、Q2、Q3為PNP型三極管，型號(hào)為9012，主要功能是電流放大作用，它與光耦U26、U27、U28組成信號(hào)隔離電路。
U26、U27、U28、Q1、Q2、Q3組成的電路的主要功能是將輸入信號(hào)隔離后送到程控時(shí)鐘發(fā)生器U21處。
U24A、U24B、U24C、U24D、U24E、U24F為非門，型號(hào)為L(zhǎng)CX14，主要功能是將輸入的TTL電平求反，U24A、U24B、U24C、U24D、U24E、U24F組成電路的主要功能是完成輸入信號(hào)的邏輯運(yùn)算。
U25A、U25B、U25C、U25D、U25E、U25F為非門，型號(hào)為L(zhǎng)CX14，主要功能是將輸入的TTL電平求反，U25C、U25D、U25E、U25F組成電路的主要功能是完成輸入信號(hào)的邏輯運(yùn)算。
程控時(shí)鐘電路是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等效采樣的關(guān)鍵，采用程控時(shí)鐘發(fā)生器U21實(shí)現(xiàn)。程控時(shí)鐘發(fā)生器U21是一種可編程頻率合成器，它輸出時(shí)鐘范圍是25MHz～400MHz，步進(jìn)值0.125MHz～1MHz。程控時(shí)鐘發(fā)生器U21采用差分PECL電平輸出，內(nèi)部采用高頻鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)，對(duì)干擾很敏感，因此采用以下方法來保證其工作穩(wěn)定。由于程控時(shí)鐘發(fā)生器U21工作電壓范圍較寬，此部分電路采用3.3V單獨(dú)供電；在制板時(shí)將此部分電路覆銅接地后單點(diǎn)接至電源接入點(diǎn)，并精細(xì)布線，所用晶振外殼接地；盡量選用貼片元件；按要求用10uF鉭電容、0.1uF和0.01uF瓷片電容對(duì)各電源管腳濾波，并區(qū)分?jǐn)?shù)字電源和模擬電源；程控時(shí)鐘發(fā)生器U21與控制器的串行接口用光耦U26、U27、U28進(jìn)行隔離。
程控時(shí)鐘模塊的工作原理是單片機(jī)U17將要寫入的控制字通過光耦U26、U27、U28隔離后送到程控時(shí)鐘發(fā)生器U21處，得到相應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換頻率，再通過程控時(shí)鐘發(fā)生器U21送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16的CLOCK IN引腳。
由于程控時(shí)鐘發(fā)生器U21輸出的頻率范圍有限，因此需要外加分頻電路，將低頻部分?jǐn)U展，此功能用LATTICE公司的可編程邏輯器件U18來實(shí)現(xiàn)。CPLD將程控時(shí)鐘發(fā)生器U21輸出的頻率先程控二分頻，一方面提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16作為工作頻率，另一方面再程控二五十進(jìn)制分頻來控制RAM寫入速度。
如圖5所示，本發(fā)明測(cè)頻與鍵盤控制模塊電路由兩個(gè)緩沖器U2、U3，比較器U4，計(jì)數(shù)器U5，數(shù)模轉(zhuǎn)換器U9，運(yùn)算放大器U10和發(fā)光二極管D1～D16組成，其中比較器U4與計(jì)數(shù)器U5相連。
下面分述各元器件U2為緩沖器，型號(hào)為74LS245，主要功能是將輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)后送到各發(fā)光二極管。
U3為緩沖器，型號(hào)為74LS245，主要功能是將輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)后送到各發(fā)光二極管。
U4為比較器，型號(hào)為TL3016CD。U5為計(jì)數(shù)器，型號(hào)為74VHC4040N。U4和U5組成的電路功能是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并分頻。
U6A、U6B、U6C及U6D為與非門，型號(hào)為74HC00。U6A、U6B、U6C及U6D組成的電路功能是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行與運(yùn)算然后求反。
U7A、U7B、U7C及U7D為與非門，型號(hào)為74HC00。U7A、U7B、U7C及U7D組成的電路功能是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行與運(yùn)算然后求反。
U9為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，型號(hào)為TLC5620CN，主要功能是完成數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
U10為運(yùn)算放大器，型號(hào)為L(zhǎng)M324，主要功能是完成對(duì)信號(hào)的放大功能。
JP1為跳線器，主要功能是完成電路的測(cè)試功能。
D1～D16為發(fā)光二極管，對(duì)應(yīng)操作面板上的指示燈。
S1～S8為按鈕，對(duì)應(yīng)操作面板上的按鈕。
測(cè)頻與鍵盤控制模塊的工作原理是輸入模擬信號(hào)經(jīng)比較器后輸出與其頻率對(duì)應(yīng)的方波，再經(jīng)過計(jì)數(shù)器分頻，就可由單片機(jī)U1來測(cè)量。
由于輸入信號(hào)的頻率范圍較寬(0.1Hz～100MHz)，幅度變化范圍較大(0.1V～2.2V)，并且含有直流分量，所以整形電路采用高速比較器U4實(shí)現(xiàn)，采用正負(fù)電壓供電。比較器U4的參考電壓由8位串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器U9提供，具體數(shù)值由單片機(jī)U17控制的采樣電路對(duì)信號(hào)采樣獲得。整形后的信號(hào)經(jīng)過程控分頻器，并使信號(hào)經(jīng)過一個(gè)可選低通電路，以消除輸入低頻信號(hào)時(shí)比較器產(chǎn)生的振顫現(xiàn)象，最后送至單片機(jī)U1的T0口，通過測(cè)頻或測(cè)周期的方法得到達(dá)4位有效數(shù)字的測(cè)頻精度。還可選擇將程控時(shí)鐘接至測(cè)頻輸入端，以自檢并校正程控時(shí)鐘的輸出。
如圖6所示，本發(fā)明液晶顯示模塊主要包括液晶控制器U11、液晶顯示器U13、存儲(chǔ)器U12和負(fù)壓發(fā)生器U29，其中液晶控制器U11分別與液晶顯示器U13和存儲(chǔ)器U12相互連接，負(fù)壓發(fā)生器U29與液晶顯示器U13相連。
下面分述各元器件U11為液晶控制器，型號(hào)為SED1335FOA，主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶顯示器的控制功能。
U12為存儲(chǔ)器，型號(hào)為62256，主要功能是緩存要顯示的文本和圖形。
U13為液晶顯示器，型號(hào)為L(zhǎng)CD160160，主要功能是完成對(duì)文本和圖形等內(nèi)容的顯示。
U29為負(fù)壓發(fā)生器，型號(hào)為VOLTAGE100V，主要功能是輸出-100V電源電壓。
液晶顯示模塊的工作原理是單片機(jī)U17將要顯示的數(shù)據(jù)發(fā)送到液晶控制器U11，并緩存到存儲(chǔ)器U12中，然后控制液晶顯示器U13完成顯示功能。
本發(fā)明液晶控制器U11硬件構(gòu)成可分成MPU接口部，內(nèi)部控制部和驅(qū)動(dòng)LCM的驅(qū)動(dòng)部，能在很高的工作頻率下迅速的解譯MPU發(fā)來的指令代碼，將參數(shù)置入相應(yīng)寄存器內(nèi)，并觸發(fā)相應(yīng)的邏輯功能電路運(yùn)行?？刂撇靠梢怨芾?4K字節(jié)顯示RAM，管理內(nèi)藏的字符發(fā)生器及外擴(kuò)的字符發(fā)生器CGRAM或EXCGROM。圖6中，單片機(jī)U17將要顯示的波形數(shù)據(jù)送到液晶控制器U11中，再由液晶控制器U11控制液晶顯示器U13完成顯示工作。
單片機(jī)U17首先對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗采樣，輸出中間值作為高速比較器U4的參考電壓，由高速比較器U4實(shí)現(xiàn)整形，再經(jīng)過程控分頻器送至單片機(jī)U1測(cè)頻，單片機(jī)U17從串口接收單片機(jī)U1的測(cè)頻結(jié)果，根據(jù)輸入頻率確定采樣方式，并控制精密時(shí)鐘發(fā)生電路為模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16提供采樣時(shí)鐘。然后在采樣時(shí)鐘的控制下，CPLD產(chǎn)生存儲(chǔ)器地址，將模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16采樣數(shù)據(jù)以程控頻率寫入靜態(tài)存儲(chǔ)器U15，寫滿256個(gè)點(diǎn)后，將靜態(tài)存儲(chǔ)器U15的控制權(quán)通過數(shù)據(jù)選擇器轉(zhuǎn)交給單片機(jī)U17，由其處理采樣數(shù)據(jù)并送液晶顯示器U13顯示。液晶顯示器U13上同時(shí)顯示信號(hào)的波形、頻率及幅值。
如圖7所示，本發(fā)明工作流程如下首先，單片機(jī)U17經(jīng)過波形采樣與處理模塊采集輸入的模擬信號(hào)的幅值，用來作為比較器U4的電壓比較基準(zhǔn)。此時(shí)，精度要求不高，只要知道輸入模擬信號(hào)的幅值的大致范圍即可，稱為粗采樣。單片機(jī)U17將這個(gè)電壓幅值通過串口送到單片機(jī)U1，單片機(jī)U1對(duì)這個(gè)電壓幅值進(jìn)行處理，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器U9轉(zhuǎn)變?yōu)槟M參考電壓送到比較器U4的基準(zhǔn)電源端口。此時(shí)就可精確測(cè)量出輸入信號(hào)的頻率。
其次，單片機(jī)U1將測(cè)得的模擬信號(hào)頻率通過串口回送到單片機(jī)U17來確定合適的采樣方式，若信號(hào)頻率低于1.25MHz，則采用實(shí)時(shí)采樣方式，若信號(hào)的頻率高于1.25MHz，則采用等效采樣方式，在實(shí)時(shí)采樣方式中，為使采集到的波形盡量準(zhǔn)確，系統(tǒng)又將由以下的信號(hào)分為三個(gè)頻率范圍，在每個(gè)頻率范圍內(nèi)由程控時(shí)鐘電路產(chǎn)生某一固定的基準(zhǔn)時(shí)鐘，結(jié)合相應(yīng)的分頻進(jìn)行采樣，具體設(shè)置如下(1)輸入信號(hào)頻率為1Hz～1KHz，由單片機(jī)U17提供40KHz采樣時(shí)鐘。
(2)輸入信號(hào)頻率為1KHz～1MHz，由程控時(shí)鐘發(fā)生器U21提供40MHz采樣時(shí)鐘。
(3)輸入信號(hào)頻率為1MHz～1.25MHz，由程控時(shí)鐘發(fā)生器U21提供50MHz采樣時(shí)鐘。
當(dāng)信號(hào)頻率大于1.25MHz時(shí)，系統(tǒng)采用等效采樣的方式。
等效采樣的輸入頻率范圍是1.25MHz～80MHz，為了使復(fù)現(xiàn)的波形盡量精確，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)在1.25MHz～40MHz信號(hào)范圍內(nèi)每周期采一個(gè)點(diǎn)，在40MHz～80MHz信號(hào)范圍內(nèi)每?jī)蓚€(gè)周期采一個(gè)點(diǎn)來復(fù)現(xiàn)波形。即采樣頻率范圍要在1MHz～40MHz之間，并有可控的小步進(jìn)值。
由于程控時(shí)鐘發(fā)生器U21的輸出頻率范圍為25MHz～400MHz，因此需要外加分頻電路將低頻部分?jǐn)U展。同時(shí)，本系統(tǒng)中選用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16為TLC5540，其轉(zhuǎn)換速率的范圍是5MSPS～40MSPS，所以低端采樣率會(huì)受到限制，可以設(shè)計(jì)采用控制靜態(tài)存儲(chǔ)器U15寫入速度的方式來控制采樣速率。綜合考慮，系統(tǒng)中采用CPLD器件，將程控時(shí)鐘發(fā)生器U21之TEST輸出的FOUT頻率經(jīng)過程控二分頻器，一方面提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器U16作為CLK工作頻率，另一方面再經(jīng)過程控二五十進(jìn)制分頻器控制靜態(tài)存儲(chǔ)器U15寫入速度，作為低端信號(hào)的采樣頻率。
第三，當(dāng)單片機(jī)U17選擇好采樣時(shí)鐘后，就將要產(chǎn)生時(shí)鐘的控制命令字送到程控時(shí)鐘發(fā)生器U21，然后等待幾毫秒后查詢?cè)撔酒芊裾９ぷ?。在程控時(shí)鐘發(fā)生器U21運(yùn)行正常情況下，啟動(dòng)可編程邏緝器件U18進(jìn)行采集工作。
最后，可編程邏緝器件U18對(duì)靜態(tài)存儲(chǔ)器U15完成256點(diǎn)采集工作后，通知單片機(jī)U17將數(shù)據(jù)取走，單片機(jī)U17根據(jù)采用的方式的不同對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到合適的在液晶顯示器U13上顯示的數(shù)據(jù)格式后送到液晶顯示器U13進(jìn)行顯示。
本信號(hào)源采用數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)，具有精度高，與目前市場(chǎng)上常用信號(hào)源比較有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
圖8所示為本發(fā)明信號(hào)源設(shè)備的操控面板，在如圖8所示的操控面板中，面板左部為液晶顯示屏，在該屏中顯示信號(hào)的振幅、頻率與波形。面板右部的按鈕和旋鈕(從上至下、從左至右)說明如下1)“FREQUENCY”頻率微調(diào)旋鈕。
頻率微調(diào)旋鈕與圖3電路圖中J7.4(J7的4管腳)相連。
2)“R/P”占空比調(diào)節(jié)旋鈕，與“ON R/P”按鈕配合使用，當(dāng)“ON R/P”按鈕按入時(shí)，R/P指示燈亮，占空比在10％-90％內(nèi)可調(diào)；當(dāng)“ON R/P”按鈕按出時(shí)，R/P指示燈滅，占空比為50％。
占空比調(diào)節(jié)旋鈕與圖3電路中J7.1(J7的1管腳)相連。
“ON R/P”按鈕與圖5電路中S4相連。
R/P指示燈亮與圖5電路中D15相連。
3)“DC LEVEL”直流偏移調(diào)節(jié)旋鈕，與“ON DC”按鈕配合使用，當(dāng)“ON DC”按鈕按入時(shí)，DC LEVEL指示燈亮，直流電平從-10V～+10V內(nèi)可調(diào)；當(dāng)“ON DC”按鈕按出時(shí)，DC LEVEL指示燈滅，直流電平為零。
直流偏移調(diào)節(jié)旋鈕與圖3電路中J7.2相連。
“ON DC”按鈕與圖5電路中S8相連。
DC LEVEL指示燈與圖5電路中D7相連。
4)“AMPLITUDE”幅度旋鈕，用于調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅度。
幅度旋鈕與圖3電路圖中J7.3相連。
5)“RANGE-Hz”頻率范圍選擇“HF”按鈕每按動(dòng)一次，頻率范圍向高頻轉(zhuǎn)換一檔，且相應(yīng)檔指示燈亮，分六檔，可循環(huán)?！癓F”按鈕每按動(dòng)一次，頻率范圍向低頻轉(zhuǎn)換一檔，且相應(yīng)檔指示燈亮，分六檔，可循環(huán)。
“HF”按鈕與圖5電路圖中S2相連。
“LF”按鈕與圖5電路圖中S1相連。
六檔指示燈分別與圖5電路圖中D9、D10、D11、D12、D13、D14相連。
6)“EXT”外測(cè)按鈕，按入時(shí)外測(cè)指示燈亮，液晶顯示屏顯示從“EXT SIGNAL”端口輸入的信號(hào)波形及參數(shù)。
外測(cè)按鈕與圖5電路圖中S6相連。
外測(cè)指示燈與圖5電路圖中D8相連。
“EXT SIGNAL”輸入端與圖3電路圖中J4相連。
7)“FUNCTION”功能按鈕，用于波形選擇，可選擇正弦波、方波或三角波。每按動(dòng)一次變換一次波形，且相應(yīng)的波形指示燈亮，分三種，可循環(huán)。
功能按鈕與圖5電路圖中S3相連。
波形指示燈分別與圖5電路圖中D1、D2、D3相連。
8)“SPSS”單次脈動(dòng)按鈕，按動(dòng)一次則從“SPSS OUT”斷口輸出一單次脈沖信號(hào)。
單次脈動(dòng)按鈕與圖5電路圖中S7相連。
“SPSS OUT”端口與圖3電路圖中J7.5相連。
9)“FM”掃頻按鈕，按入時(shí)指示燈亮，輸出掃頻信號(hào)。
掃頻按鈕與圖5電路圖中S5相連。
掃頻指示燈與圖5電路圖中D16相連。
10)“ATTENUATOR”衰減按鈕，按動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)換衰減倍數(shù)，相應(yīng)的衰減指示燈亮，分四檔，可循環(huán)。
衰減按鈕與圖5電路圖中J7.6相連。
衰減指示燈分別與圖3電路圖中D4、D5、D20、D21相連。
11)“POWER”電源開關(guān)，按入為開。
電源開關(guān)總電源相連。
12)“TTL”TTL電平方波輸出端口。
TTL電平方波輸出端口與圖3電路圖中J7.7相連。
13)“OUTPUT”信號(hào)輸出端。
信號(hào)輸出端口與圖3電路圖中J7.8相連。
權(quán)利要求
1.一種帶波形顯示的數(shù)字信號(hào)源，其特征在于它包括控制器、波形采樣與處理模塊、程控程控時(shí)鐘模塊、測(cè)頻與鍵盤控制模塊及液晶顯示模塊，所述控制器分別與波形采樣與處理模塊、程控程控時(shí)鐘模塊、測(cè)頻與鍵盤控制模塊及液晶顯示模塊相連，輸入信號(hào)送入波形采樣與處理模塊和測(cè)頻模塊中，程控程控時(shí)鐘模塊同時(shí)與波形采樣與處理模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶波形顯示的數(shù)字信號(hào)源，其特征在于所述控制器包括兩單片機(jī)和緩沖器，其中一單片機(jī)通過緩沖器與外圍電路相連，通過串口與另一單片機(jī)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶波形顯示的數(shù)字信號(hào)源，其特征在于所述波形采樣與處理模塊包括靜態(tài)儲(chǔ)存器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、可編程邏緝器件，所述靜態(tài)儲(chǔ)存器與可編程邏緝器件相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器則分別與靜態(tài)儲(chǔ)存器和可編程邏緝器件相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶波形顯示的數(shù)字信號(hào)源，其特征在于所述程控時(shí)鐘模塊包括發(fā)光二極管、程控時(shí)鐘發(fā)生器、電平轉(zhuǎn)換芯片和光耦，其中光耦與三極管組成信號(hào)隔離電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶波形顯示的數(shù)字信號(hào)源，其特征在于所述測(cè)頻與鍵盤控制模塊由兩個(gè)緩沖器、比較器、計(jì)數(shù)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器和發(fā)光二極管組成，其中比較器與計(jì)數(shù)器相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶波形顯示的數(shù)字信號(hào)源，其特征在于所述液晶顯示模塊包括液晶控制器、液晶顯示器和存儲(chǔ)器，其中液晶控制器分別與液晶顯示器和存儲(chǔ)器相互連接。
全文摘要
一種帶波形顯示的數(shù)字信號(hào)源，其特征在于它包括控制器、波形采樣與處理模塊、程控程控時(shí)鐘模塊、測(cè)頻與鍵盤控制模塊及液晶顯示模塊，所述控制器分別與波形采樣與處理模塊、程控程控時(shí)鐘模塊、測(cè)頻與鍵盤控制模塊及液晶顯示模塊相連，輸入信號(hào)送入波形采樣與處理模塊和測(cè)頻模塊中，程控程控時(shí)鐘模塊同時(shí)與波形采樣與處理模塊相連。本發(fā)明面板上按鍵較少，操作簡(jiǎn)單，使用方便，不易出錯(cuò)；除顯示信號(hào)的頻率外，還顯示信號(hào)的幅度；可帶波形顯示，用戶不必接示波器來觀察波形是否失真，可減少購(gòu)買其它設(shè)備的費(fèi)用，節(jié)約開支。
文檔編號(hào)G01R31/00GK1564000SQ20041002312
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月19日
發(fā)明者張玘, 劉國(guó)福, 扈嘯, 羅詩(shī)途, 王艷玲, 馮旭哲, 吳石林 申請(qǐng)人:張玘