基于CPLD和單片機的任意波形發(fā)生器設(shè)計

引言

在電子工程設(shè)計與測試中，常常需要一些復(fù)雜的、具有特殊要求的信號，要求其波形可任意產(chǎn)生，頻率方便可調(diào)。通常的信號產(chǎn)生器難以滿足要求，市場上出售的任意信號產(chǎn)生器價格昂貴。結(jié)合實際需要，我們設(shè)計了一種任意波形發(fā)生器。電路設(shè)計中充分利用MATLAB的仿真功能，將希望得到的波形信號在MATLAB中完成信號的產(chǎn)生、抽樣和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將得到的數(shù)字波形數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)存儲器中，通過單片機和CPLD控制，將波形數(shù)據(jù)讀出，送入后向通道進行A/D轉(zhuǎn)換和放大處理后得到所需的模擬信號波形。利用上述方法設(shè)計的任意波形發(fā)生器，信號產(chǎn)生靈活方便、功能擴展靈活、信號參數(shù)可調(diào)，實現(xiàn)了硬件電路的軟件化設(shè)計。具有電路結(jié)構(gòu)簡單、實用性強、成本低廉等優(yōu)點。

系統(tǒng)框圖

任意波形發(fā)生器的設(shè)計思想，是利用MATLAB的強大仿真功能，方便、快捷的生成給定頻率、周期、脈寬的任意波形數(shù)據(jù);并將數(shù)據(jù)預(yù)存在數(shù)據(jù)存儲器中。在單片機控制下，利用CPLD電路產(chǎn)生地址讀出數(shù)據(jù)，送入D/A轉(zhuǎn)換電路，得到所需的任意波形信號。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1;圖中分頻電路和地址發(fā)生器由CPLD實現(xiàn)。

圖1 系統(tǒng)框圖

電路設(shè)計及實現(xiàn)

單片機控制電路

單片機采用AT89C52芯片，通過軟件編程產(chǎn)生所要求的控制信號。主要的控制參數(shù)包括：信號周期、脈寬;分頻電路的開始信號、地址發(fā)生器的復(fù)位信號;E2PROM的選通信號;D/A轉(zhuǎn)換電路的選通信號。在具體電路中，端口P1.0控制分頻電路的啟動、P1.1控制地址發(fā)生器的清零，P2.0控制28C256和AD7545的選通信號。單片機工作在定時器0方式，軟件設(shè)計利用C語言實現(xiàn)。流程圖如圖2所示。

圖2 軟件流程圖