[發明專利]一種基于微控制器的波形產生系統及方法

無效

• 申請號: 201210005891.0
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102684648A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張海濤;張聚偉;梁云朋;葉宇程;白舸
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本發明涉及一種基于微控制器的波形產生系統及方法。

背景技術

目前，設備常采用嵌入式微控制器作為主控制器。遺憾地是，如果利用微控制器指令執行的直接結果產生特定波形，那么這種波形的實現是不現實的，這主要有以下原因：一是CPU需要執行較高優先級的控制任務、異步中斷服務等使CPU指令序列發生變化；另一方面如果CPU在某一時間段，將所有的時間都應用于數字波形產生的指令序列，那么其他一些重要的任務將難以獲得運行，從而影響系統的控制性能。基于以上原因，基于微控制器設計波形產生的硬件電路可以保證波形產生的實時性。然而，目前的設計思路是將取１個波形周期內足夠的數據點數，存儲于存儲器中，然后將其輸出。但該方法沒有考慮許多波形的每個周期內的波形數據具有重復性，總是將每個周期內的數據全部寫入SRAM中，進一步發出控制命令，將SRAM中的波形數據周期性地輸出。

發明內容

本發明的目的是解決現有基于微控制器波形產生系統中因為每個周期波形數據的重復性導致的占用SRAM過大，影響系統的控制性能的問題。

本發明為解決上述技術問題提供一種基于微控制器的波形產生系統，該波形產生系統包括微控制器、雙端口SRAM、時鐘芯片、分頻器、可逆二進制計數器、2位計數器、1位計數器、選擇開關、同相比例放大電路和反相比例放大電路，微控制器分別與雙端口SRAM、分頻器和可逆二進制計數器相連，時鐘芯片的輸出端與分頻器的輸入端相連，分頻器的輸出端與可逆二進制計數器相連，可逆二進制計數器的輸出端分別與雙端口SRAM、1位計數器和2位計數器相連，雙端口SRAM的輸出端與同相比例放大電路和反相比例放大電路的輸入端相連，同相比例放大電路和反相比例放大電路的輸出端與模擬開關相連，１位計數器的輸出端和可逆二進制計數器的控制端相連，2位計數器的輸出端和選擇開關的控制端相連。

所述的微控制器和雙端口SRAM之間還設置有譯碼器、鎖存器和緩沖器，微控制器的地址口和譯碼器輸入端相連，譯碼器輸出端和鎖存器及緩沖器相連，微控制器的數據口與鎖存器和緩沖器相連，譯碼器用以產生片選信號，鎖存器和緩沖器用于擴展微控制器的I/O口。

所述的雙端口SRAM的輸出端和同相比例放大電路及反相比例放大電路的輸入端之間連有D/A轉換器，該D/A轉換器的輸入端與雙端口SRAM的輸出端相連，該D/A轉換器的輸出端與同相比例放大電路及反相比例放大電路的輸入端相連。

該波形產生系統的工作過程為：

微控制器發出分頻控制信號，得到計數器的輸入時鐘，從而確定波形的周期；同時發出分頻器、計數器、SRAM右端口片選信號和讀出信號,以及緩沖器使能信號；分頻器輸出信號作為可逆計數器的時鐘，計數器輸出作為SRAM的右端口地址信號；SRAM的右端口的數據線即輸出了第一個周期的前1/4波形，并經D/A轉換，同相比例放大后輸出；計數器計數結束，發出計數滿輸出信號，經過1位計數器產生改變計數方式信號，將計數器由加1計數改為從最大值減1計數，從而輸出和前1/4波形關于Y軸對稱的波形，并經D/A轉換，同相比例放大后輸出；當計數又結束，則計數器發出計數滿輸出信號，并經過1位計數器產生改變計數方式信號，將計數器由減1計數改為從0開始后加1計數，同時經過2位計數器產生模擬開關控制信號，將D/A轉換的輸出經反相比例放大后輸出；當計數再次結束，則計數器發出計數滿輸出信號，并經過1位計數器產生改變計數方式信號，將計數器由加1計數改為從最大值開始后減1計數，輸出數字波形數據經D/A轉換后，進一步經反相比例放大后輸出，從而得到所需的波形。

本發明為解決上述技術問題還提供一種基于微控制器的波形產生方法，該方法的步驟如下：

1）.根據系統對波形的精度和周期要求，計算出波形每個周期內所需的點數和每一點的幅值，并排除掉每個周期內的重復數據，并選擇合適容量和數據位數的雙端口SRAM；

2）.根據波形的周期，選擇合適的時鐘電路和分頻電路，產生合適的時鐘信號作為可逆二進制計數器的計數時鐘，其輸出的二進制計數信號作為SRAM的右端口地址線；

3）.微控制器通過雙端口SRAM的左端口將波形周期中初始的一段沒有重復的波形數據寫入SRAM中；

4）.微控制器發出命令，選中計數器和雙端口SRAM，計數器正向計數，逐個選中雙端口SRAM中的波形數據，并將SRAM中的波形數據輸出，然后數字波形轉換成模擬波形；