一種支持多種波形輸入形式的任意波形發(fā)生系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種支持多種波形輸入形式的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，包括：外接的輸入設(shè)備、上位機處理裝置和波形產(chǎn)生裝置，其中，上位機處理裝置包括：常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、非常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、外部輸入波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊和波形導(dǎo)入模塊。本發(fā)明的有益之處在于：不但能產(chǎn)生一些常規(guī)的波形和非常規(guī)的波形，還可以藉由PC外接輸入設(shè)備產(chǎn)生任意波形，使用范圍廣泛；上位機處理裝置可以導(dǎo)入圖片格式的波形位圖，并產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，不僅方便了波形的輸入，還極大的拓展了波形圖形輸入的可編輯性。
【專利說明】一種支持多種波形輸入形式的任意波形發(fā)生系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種任意波形發(fā)生系統(tǒng)，具體涉及一種支持多種波形輸入形式(例如:鼠標(biāo)輸入波形、手寫板輸入波形、數(shù)位板輸入波形、波形位圖導(dǎo)入)的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，屬于電子設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]波形發(fā)生器是一種常被用于電子線路分析與設(shè)計的信號源，是科學(xué)研究、教學(xué)實驗和生產(chǎn)實踐中不可或缺的一種實驗設(shè)備。但是在實際的測試環(huán)境和領(lǐng)域內(nèi)，除了要用到一些常規(guī)的信號波形(例如:正弦波、三角波、矩形波)外，有些時候還要用到一些不規(guī)則的信號波形，例如模擬電路中各種各樣的瞬變波形、電子設(shè)備中出現(xiàn)的各種干擾雜波等。
[0003]在普通的波形發(fā)生器無法勝任的場合要求下，就需要用到任意波形發(fā)生器(Arbitrary Waveform Generator, AWG)。任意波形發(fā)生器在電路實驗教學(xué)和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途，可以為不同應(yīng)用領(lǐng)域提供各種標(biāo)準(zhǔn)信號和非標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)信號，尤其在變頻電源、通信、電子對抗、檢測儀表等裝備的研制和生產(chǎn)中，都是必不可少的波形信號發(fā)生設(shè)備。
[0004]但是，現(xiàn)有的任意波形發(fā)生器并不能產(chǎn)生真正意義上的任意波形，只不過是對規(guī)則波形進(jìn)行參數(shù)改變?nèi)缓筝敵觯热巛敵鎏菪尾ɑ蛘咻敵隹烧{(diào)占空比方波，或者是將規(guī)則波形進(jìn)行較簡單的合成，并不能進(jìn)行真正意義上的任意形狀的波形輸出。
[0005]另外，目前的任意波形發(fā)生系統(tǒng)需要較大的資金投入，少則數(shù)萬多則數(shù)十萬，以美國Agilent安捷倫33250A任意波形發(fā)生器為例，價格達(dá)到數(shù)萬，然而只能產(chǎn)生特定的波形，也不能達(dá)到任意波形輸出。此外，此類產(chǎn)品往往操作繁瑣，都需要經(jīng)培訓(xùn)的專業(yè)人員來操作。
[0006]現(xiàn)有的任意波形發(fā)生器在實際運用上還存在不盡人意的地方。例如:有的可視化界面僅能依靠文字?jǐn)?shù)據(jù)輸入波形，不能直接顯示輸出波形，更不能直接輸出波形圖像；有的任意波形編輯功能不夠全面，僅能滿足特定的場合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種支持多種波形輸入形式(例如:鼠標(biāo)輸入波形、手寫板輸入波形、數(shù)位板輸入波形、波形位圖導(dǎo)入)的任意波形發(fā)生系統(tǒng)。
[0008]為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0009]一種支持多種波形輸入形式的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，包括:
[0010]外接的輸入設(shè)備:用于輸入產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)所需要的波形圖形，包括鼠標(biāo)、手寫板和數(shù)位板；
[0011]上位機處理裝置:用于處理輸入設(shè)備輸入的圖形信息和繪圖設(shè)備導(dǎo)入的圖片信息，并產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)；
[0012]波形產(chǎn)生裝置:用于接收上位機處理裝置發(fā)送的波形數(shù)據(jù)，并按照波形數(shù)據(jù)來產(chǎn)生波形。
[0013]前述的支持多種波形輸入形式的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，前述上位機處理裝置包括:
[0014]常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊:用于產(chǎn)生常規(guī)波形數(shù)據(jù)；
[0015]非常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊:用于產(chǎn)生常非規(guī)波形數(shù)據(jù)；
[0016]外部輸入波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊:用于將輸入設(shè)備輸入的波形圖形轉(zhuǎn)化成波形數(shù)據(jù)；
[0017]波形導(dǎo)入模塊:用于導(dǎo)入繪圖設(shè)備編輯生成的圖片格式的波形位圖，并產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)。
[0018]前述的支持多種波形輸入形式的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，前述波形產(chǎn)生裝置包括:
[0019]串口通訊模塊、微處理器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、電壓轉(zhuǎn)換濾波模塊、以及波形輸出模塊，
[0020]上位機處理裝置發(fā)送的波形數(shù)據(jù)經(jīng)串口通訊模塊接收后，在微處理器中被處理成為產(chǎn)生波形所需要的數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成為波形模擬量，波形模擬量在電壓轉(zhuǎn)換濾波模塊中進(jìn)行雙極化轉(zhuǎn)換和濾除高頻干擾，最終生成與輸入圖像形狀一致的波形，波形由波形輸出模塊輸出。
[0021]本發(fā)明的有益之處在于:
[0022]1、本發(fā)明的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，不但能產(chǎn)生一些常規(guī)的波形和非常規(guī)的波形，還可以藉由PC外接輸入設(shè)備產(chǎn)生任意波形，使用范圍廣泛；
[0023]2、本發(fā)明的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其上位機處理裝置可以導(dǎo)入圖片格式的波形位圖，并產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，不僅方便了波形的輸入，還極大的拓展了波形圖形輸入的可編輯性；
[0024]3、本發(fā)明的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，不但成本低，而且易操作，使用十分方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的任意波形發(fā)生系統(tǒng)的組成示意圖；
[0026]圖2是圖1中的任意波形發(fā)生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理示意圖。

【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0028]參照圖1，本發(fā)明的任意波形發(fā)生系統(tǒng)包括:外接的輸入設(shè)備、上位機處理裝置和波形產(chǎn)生裝置。
[0029]參照圖2，當(dāng)外接的輸入設(shè)備將波形圖像輸入完成以后，上位機處理裝置將波形圖像轉(zhuǎn)換為波形信息并將波形信息發(fā)送給下位的波形產(chǎn)生裝置，由波形產(chǎn)生裝置產(chǎn)生相應(yīng)的波形。
[0030]首先，介紹外接的輸入設(shè)備。
[0031]外接的輸入設(shè)備用于輸入產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)所需要的波形圖形，其包括鼠標(biāo)、手寫板和數(shù)位板等通用PC外設(shè)。
[0032]利用外接的輸入設(shè)備對波形進(jìn)行輸入，不但能增強波形的任意性，還能提高波形輸入的便利性。
[0033]接下來，介紹上位機處理裝置。
[0034]上位機處理裝置用于處理輸入設(shè)備輸入的圖形信息和繪圖設(shè)備導(dǎo)入的圖片信息，并產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)。
[0035]上位機處理裝置包括:常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、非常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、外部輸入波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊、以及波形導(dǎo)入模塊。
[0036]下面分別介紹各模塊的功能以及功能的實現(xiàn)過程。
[0037]常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生常規(guī)波形數(shù)據(jù)，常規(guī)波形包括正弦波、鋸齒波、矩形波和三角波，常規(guī)波形的頻率和幅值由用戶輸入。
[0038]非常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生非常規(guī)波形數(shù)據(jù)，非常規(guī)波形包括方波和梯形波，非常規(guī)波形的頻率和幅值以及占空比都由用戶輸入。
[0039]外部輸入波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊用于將輸入設(shè)備輸入的波形圖形轉(zhuǎn)化成波形數(shù)據(jù)，其功能的實現(xiàn)過程如下:
[0040]對輸入的波形圖像進(jìn)行分析取點，產(chǎn)生一個由260 (4+256)、132 (4+128)或68(4+64)個十六進(jìn)制數(shù)據(jù)組成的一維數(shù)組，該數(shù)組包含了輸入波形的全部信息，其中，數(shù)組的前4個數(shù)據(jù)為確定波形頻率和幅值的數(shù)字量，數(shù)組中的剩余數(shù)據(jù)是對整個波形形狀的描述，波形形狀描述的數(shù)字量完全是從圖像中獲得。
[0041]波形導(dǎo)入模塊用于導(dǎo)入繪圖設(shè)備編輯生成的圖片格式的波形位圖，并產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，其功能的實現(xiàn)過程如下:
[0042]首先，導(dǎo)入*.bmp格式的波形圖片；
[0043]然后，將導(dǎo)入的*.bmp格式的波形圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，具體的，對輸入的波形圖像進(jìn)行分析取點，產(chǎn)生一個由260(4+256)、132 (4+128)或68(4+64)個十六進(jìn)制數(shù)據(jù)組成的一維數(shù)組，該數(shù)組包含了輸入波形的全部信息，其中，數(shù)組的前4個數(shù)據(jù)為確定波形頻率和幅值的數(shù)字量，數(shù)組中的剩余數(shù)據(jù)是對整個波形形狀的描述，波形形狀描述的數(shù)字量完全是從圖像中獲得。
[0044]由輸入設(shè)備輸入的波形信息經(jīng)過上位機處理裝置處理后，都將以數(shù)組的形式發(fā)送給下位的波形產(chǎn)生裝置。
[0045]最后，介紹波形產(chǎn)生裝置。
[0046]波形產(chǎn)生裝置用于接收上位機處理裝置發(fā)送的波形數(shù)據(jù)，(采用RS232接口)，并按照波形數(shù)據(jù)來產(chǎn)生波形。
[0047]波形產(chǎn)生裝置包括:串口通訊模塊、微處理器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、電壓轉(zhuǎn)換濾波模塊、以及波形輸出模塊。其中，
[0048]串口通訊模塊用于實現(xiàn)上位機處理裝置與微處理器之間的數(shù)據(jù)通訊。
[0049]微處理器用于接收通過串口通訊模塊發(fā)送過來的含有波形信息的一維十六進(jìn)制數(shù)組，并將數(shù)組存放在內(nèi)部的RAM區(qū)域，然后對一維十六進(jìn)制數(shù)組進(jìn)行處理，參照圖2，處理的過程如下:
[0050]首先，按照數(shù)組的前兩位設(shè)定內(nèi)部的定時器，使定時器的定時時長與波形的頻率信息相匹配；
[0051]然后，根據(jù)數(shù)組的第三位和第四位設(shè)定波形的幅值；
[0052]最后，將數(shù)組中的剩下的表示波形形狀的各位數(shù)據(jù)按照波形的頻率信息依次發(fā)送給D/A轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)輸入端。
[0053]D/A轉(zhuǎn)換模塊(在定時器的控制性下)用于接收微處理器發(fā)送過來的波形數(shù)字信號，并將其轉(zhuǎn)換為波形模擬量。
[0054]由于D/A轉(zhuǎn)換模塊只能產(chǎn)生單極性的波形，因此有必要利用電壓轉(zhuǎn)換濾波模塊將模擬量進(jìn)行雙極性轉(zhuǎn)換并將其中的高頻干擾濾除，最終生成與輸入圖像形狀一致的波形。
[0055]波形產(chǎn)生裝置產(chǎn)生波形的過程如下:
[0056]上位機處理裝置發(fā)送的波形數(shù)據(jù)經(jīng)串口通訊模塊接收后，在微處理器中被處理成為產(chǎn)生波形所需要的數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成為波形模擬量，波形模擬量在電壓轉(zhuǎn)換濾波模塊中進(jìn)行雙極化轉(zhuǎn)換和濾除高頻干擾，最終生成與輸入圖像形狀一致的波形，波形由波形輸出模塊輸出。
[0057]由此可見，本發(fā)明的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，不但可以藉由PC外接輸入設(shè)備輸入波形圖形，還可以導(dǎo)入圖片格式的波形位圖，極大的方便了波形的輸入。繪圖設(shè)備通過第三方繪圖軟件(PhotoShop或AUTOCAD等)編輯生成波形位圖，極大的拓展了波形圖形輸入的可編輯性。
[0058]此外，本發(fā)明的任意波形發(fā)生系統(tǒng)還具有低成本、易操作的優(yōu)勢。
[0059]需要說明的是，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種支持多種波形輸入形式的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，包括: 外接的輸入設(shè)備:用于輸入產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)所需要的波形圖形，包括鼠標(biāo)、手寫板和數(shù)位板； 上位機處理裝置:用于處理輸入設(shè)備輸入的圖形信息和繪圖設(shè)備導(dǎo)入的圖片信息，并產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)； 波形產(chǎn)生裝置:用于接收上位機處理裝置發(fā)送的波形數(shù)據(jù)，并按照波形數(shù)據(jù)來產(chǎn)生波形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持多種波形輸入形式的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機處理裝置包括: 常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊:用于產(chǎn)生常規(guī)波形數(shù)據(jù)； 非常規(guī)波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊:用于產(chǎn)生常非規(guī)波形數(shù)據(jù)； 外部輸入波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊:用于將輸入設(shè)備輸入的波形圖形轉(zhuǎn)化成波形數(shù)據(jù)； 波形導(dǎo)入模塊:用于導(dǎo)入繪圖設(shè)備編輯生成的圖片格式的波形位圖，并產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的支持多種波形輸入形式的任意波形發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于，所述波形產(chǎn)生裝置包括:串口通訊模塊、微處理器、D/A轉(zhuǎn)換模塊、電壓轉(zhuǎn)換濾波模塊、以及波形輸出模塊，上位機處理裝置發(fā)送的波形數(shù)據(jù)經(jīng)串口通訊模塊接收后，在微處理器中被處理成為產(chǎn)生波形所需要的數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成為波形模擬量，波形模擬量在電壓轉(zhuǎn)換濾波模塊中進(jìn)行雙極化轉(zhuǎn)換和濾除高頻干擾，最終生成與輸入圖像形狀一致的波形，波形由波形輸出模塊輸出。
【文檔編號】H03K3/02GK104363006SQ201410683006
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】李訓(xùn)栓, 李彥民, 周爽, 楊佳明 申請人:蘭州大學(xué)