多功能信号发生器设计原理

该 信号发生器 的硬件结构如图1 所示。硬件结构以 AT89C52 单片机为主控制器， 包括DA 转换模块、输出放大模块、数据存储模块、液晶显示模块、 时钟模块、电源监控模块及键盘等。系统工作原理: 在开机时， 主控制器 AT89C52 单片机定时中断产生脉冲信号， 其信号大小采用默认值， 该值输出给DA 转换模块后变为电流信号， 然后通过输出放大模块输出用户需要的电压方波信号， 同时， 液晶显示模块动态显示方波信号的各种参数和时间信息。 用户通过键盘可在线修改系统运行参数， 同时可保存当前设定值或查看历史运行数据。 为了提高系统的集成度和减小系统体积， 采用 CPLD 可编程逻辑器 件完成了系统外围电路的组合逻辑设计。从图1 可以看出， CPLD 是整个仪器的关键， 他接受从单片机发来的控制指令， 产生各个芯片的控制时序和地址信号。本设计中采用LATT ICE 公司的44 脚ispLSI1016VE 器件， 他采用PLCC 封装， 内有1000 个PLDGates， 擦写次数超过10 000 次， 是一种不需要特殊编程装置、使用极为方便的逻辑器件。 通过VHDL 语言编程实现了地址锁存器、译码器及其他组合逻辑。由于 信号发生 器需要时间信息， 选用了高性能的DS1302 时钟芯片向系统提供时间信息。考虑该 信号发生器 在不同时间各种设定参数长时间保存的要求， 选用富士通公司的FLASH 存储器MBM29F016 用于保存历史数据。容量为16 M b (2 M ×8 b) 的CMOS 器件 MBM29F016 在线可擦写次数超过100 000 次， 其48 脚的 TSOP 封装有助于减小系统体积和提高抗干扰性。此外， 由于在系统中单片机采用5 V 供电而DA 转换器采用15 V 供电， 所以采用了高性能的电源转换芯片MAX1776 作电平转换; 采用DS1233 作电源监控以保证系统工作的可靠性。系统在初始化后， 单片机将用户所需要生成波形的数据送出， 模数转换芯片DAC0832 将单片机输出数据转换为电流信号再通过运算放大器转化为电压信号 ， 同时各种数据信息被送给液晶显示器进行显示。 通过按键操作菜单按特定的步长对参数进行加减。另外还设计了 信号 发生器 与PC 机的串行通讯接口RS 232 接口， 以便日后对信号发生器的历史数据进行分析和处理。