任意波形白光信號發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種任意波形白光信號發(fā)生器。發(fā)生器包括信號產生和信號檢測兩個部分，信號產生部分包括計算機、USB接口、STM32單片機、直流功率放大器和大功率白光LED，信號檢測部分包括光電檢測器和示波器。計算機中的MATLAB軟件控制產生任意波形信號，MFC軟件控制信號的頻率、波形個數、幅值等參數以及對大功率白光LED伏安特性曲線的非線性修正，直流功率放大器將STM32單片機中數模轉換模塊產生的任意波形信號進行功率放大輸出到大功率白光LED上，可在示波器上觀察光電檢測器檢驗大功率白光LED輸出的任意白光信號的光照強度是否與設計的任意波形信號相一致。本發(fā)明本采用基于DDS技術數字頻率合成器作為一種信號產生裝置，并根據需求產生相應的波形，具有重復性好、實時性強等優(yōu)點。
【專利說明】任意波形白光信號發(fā)生器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種任意波形白光信號發(fā)生器，屬于光電【技術領域】。
【背景技術】
[0002]任意波形白光信號發(fā)生器是應用較為廣泛的一類現(xiàn)代電子測試儀器，主要涉及多個科學實驗領域，比如自動化控制，電子電路測試，儀器設備開發(fā)等領域。目前，對于任意波形白光信號發(fā)生器，國內外有眾多研究，其原理也是多種多樣，其中核心技術主要有以下幾類:如基于直接數字頻率合成技術(DDS)任意波形信號發(fā)生器；基于單片機的任意波形信號發(fā)生器；基于總線型的任意波形發(fā)生器(具體包括USB總線，PCI總線，GPIB總線等)和基于CPLD的任意波形信號發(fā)生器等。其中基于直接數字頻率合成技術(DDS)的任意波形信號發(fā)生器應用較為廣泛。
[0003]直接數字頻率合成技術(DDS)是近年來發(fā)展較為迅速的新型頻率合成技術，其主要優(yōu)點是相對帶寬較大，頻率轉換時間極短(最高可達到納秒級)，頻率分辨率很高，全數字化結構。這些優(yōu)點使得DDS便于集成，輸出相位連續(xù)可調，且頻率、相位和幅度均可程控。此外DDS與計算機技術緊密結合在一起，克服了模擬頻率合成和鎖相頻率合成等傳統(tǒng)頻率合成技術電路復雜、設備體積較大、成本較高的不足等問題。目前DDS技術現(xiàn)已在接收機本振、信號發(fā)生器、通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)等方面得到廣泛應用。本發(fā)明采用基于DDS技術數字頻率合成器作為一種信號產生裝置，并根據需求產生相應的波形，具有重復性好、實時性強等優(yōu)點。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明基于DDS技術的任意波形白光信號發(fā)生器利用MFC應用程序通過USB接口將上位機軟件和下位機的STM32單片機實現(xiàn)無縫連接，STM32單片機依賴數字控制的方法，利用單基準時鐘頻率來實現(xiàn)一個模擬頻率源一即DDS技術。本發(fā)明中任意波形可以由函數產生，在發(fā)明實例中由MATLAB軟件的數學函數產生；然后通過MFC程序將MATLAB軟件設計生成的波形數據，經過USB傳輸給STM32單片機；然后由單片機利用DDS技術產生高精度和高分辨率任意波形的白光信號。
[0005]本發(fā)明涉及的任意波形白光信號發(fā)生器包括信號產生和信號檢測兩個部分，信號產生部分包括計算機、USB接口、STM32單片機、直流功率放大器和大功率白光LED，信號檢測部分包括光電檢測器和示波器，計算機、USB接口、STM32單片機、直流功率放大器、大功率白光LED依次相連，大功率白光LED與光電檢測器相連，示波器分別與直流功率放大器、光電檢測器相連。
[0006]本發(fā)明涉及的任意波形白光信號發(fā)生器的工作過程為:計算機利用MFC應用程序通過USB接口將計算機中的MATLAB軟件和STM32單片機連接起來，使MATLAB軟件控制產生任意波形信號，MFC軟件控制信號的發(fā)射并對大功率白光LED伏安特性曲線進行修正，直流功率放大器將STM32單片機中數模轉換模塊產生的任意波形信號進行功率放大，在示波器上觀察光電檢測器接收到的白光信號是否與MATLAB軟件輸出的波形信號相一致。
[0007]本發(fā)明的有益效果是，計算機軟件生成的任意波形數據，通過單片機控制大功率白光LED燈實時控制發(fā)光。通過MFC將控制數據傳送給STM32單片機，不僅可以減輕硬件設計成本，而且操作靈活、直觀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0009]圖1任意波形白光信號發(fā)生器結構示意框圖
【具體實施方式】
[0010]結合附圖對本發(fā)明進一步說明，計算機利用MFC應用程序通過USB接口將計算機中的MATLAB軟件所產生的波形數據與STM32單片機連接起來；MATLAB軟件生成的波形數據，通過STM32單片機上的數模轉換模塊生成實際模擬信號；在過程中MFC應用程序負責控制生成波形的時間、頻率等參數，以及在對應量程范圍內對大功率白光LED的非線性伏安特性曲線的修正。將STM32單片機產生的模擬波形信號與直流功率放大器連接，進行功率放大，此處直流功率放大器采用的主要芯片為德州儀器公司生產的精密運放，型號為0PA541。直流功率放大器輸出的大功率信號與大功率白光LED相連，此時點擊計算機上MFC軟件上的發(fā)送波形按鈕，大功率白光LED即可發(fā)射任意波形的白光信號。當大功率白光LED發(fā)射任意波形白光時，將經過檢定的光電檢測器置于大功率白光LED照射下，并將其輸出端與示波器連接，可以測試任意波形白光信號的光強曲線，檢驗輸出曲線與MATLAB軟件產生的輸入曲線是否相一致，根據這一反饋信息修正MFC中的伏安特性曲線。
[0011]實施例1
[0012]首先將STM32單片機通過USB接口與計算機相連；然后打開計算機中的MFC應用軟件，進行端口選擇配置、選擇傳輸速率、開啟通信。
[0013]在計算機和STM32單片機握手成功之后，打開計算機中的MATLAB軟件，根據任務需要輸入對應的任意波形信號，將生成的MTLAB格式的任意波形型號保存文件。
[0014]獲得任意波形信號的MATLAB文件之后，在MFC軟件上點擊“打開文件”按鈕，可以將相應的MATLAB波形信號數據讀入MFC ;再點擊MFC中的“發(fā)送波形”按鈕，便可以將波形數據顯示在MFC的波形數據顯示框內；通過MFC軟件可以完成對信號的頻率，波形個數，幅值等參數的設置，以及根據LED伏安曲線的進行非線性修正。
[0015]將示波器的探針線與STM32單片機的GP10A_4端口相連，點擊計算機中MFC應用軟件“實時發(fā)送”按鈕，可以觀察到示波器上有連續(xù)的相應波形信號出現(xiàn)，點擊“停止發(fā)送”按鈕，示波器上的相應波形信號停止發(fā)送。
[0016]而后將STM32單片機生成的任意波形信號輸入直流功率放大器,直流功率放大器選用0PA541芯片，可以在直流功率放大器的輸出端用示波器觀察經放大之后的輸出信號。
[0017]此時再將直流功率放大器的輸出信號與大功率白光LED相連，點擊計算機中MFC軟件上的“實時發(fā)送”按鈕，可以觀察到大功率白光LED按照相對應的波形亮暗；點擊“停止發(fā)送”按鈕，大功率白光LED熄滅。
[0018]將經過線性檢定的PIN光電檢測器放置在大功率白光LED燈后面，在MFC軟件上將任意波形發(fā)送模式設置為連續(xù)模式。此時觀察到大功率白光LED燈在閃爍發(fā)光，將PIN光電檢測器的輸出端與示波器相連，觀察檢測到示波器輸出的對應波形光強信號曲線與計算機中的MATLAB產生的波形曲線相似。
【權利要求】
1.ー種任意波形白光發(fā)生器，其特征是該發(fā)生器包括信號產生和信號檢測兩個部分，信號產生部分包括計算機、USB接ロ、STM32單片機、直流功率放大器和大功率白光LED，信號檢測部分包括光電檢測器和示波器，計算機、USB接ロ、STM32單片機、直流功率放大器、大功率白光LED依次相連，大功率白光LED與光電檢測器相連，示波器分別與直流功率放大器、光電檢測器相連；其中計算機利用MFC應用程序通過USB接ロ將計算機中的MATLAB軟件和STM32單片機連接起來，使MATLAB軟件控制產生任意波形信號，MFC軟件控制信號的發(fā)射并對大功率白光LED伏安特性曲線進行修正，直流功率放大器將STM32單片機中數模轉換模塊產生的任意波形信號進行功率放大，在示波器上觀察光電檢測器接收到的白光信號是否與MATLAB軟件輸出的波形信號相一致。
2.根據權利要求1所述的任意波形白光發(fā)生器，其特征是MFC軟件對由MATLAB軟件生成的任意波形數據實時修正，使大功率白光LED實時發(fā)出由MATLAB軟件生成的任意波形數據，通過MFC將控制數據傳送給STM32單片機。
【文檔編號】H05B37/02GK103582262SQ201310557998
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權日:2013年11月12日
【發(fā)明者】張春洋, 李鵬, 沙雪剛, 喬治宏, 李軍, 趙加凱, 胡長江, 劉巖, 李冬梅, 韓超, 徐智, 張敏, 張子星, 陳月華, 何健, 趙樂田, 韓冬松 申請人:中國人民解放軍63960部隊