專(zhuān)利名稱(chēng):多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的制作方法
本發(fā)明的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，屬電子測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域：
。
目前國(guó)內(nèi)外用來(lái)與相關(guān)儀配套來(lái)估算系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的發(fā)生器，均為單通道偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。如天津電子儀器廠1975年根據(jù)英國(guó)Solartron公司的產(chǎn)品仿造的XT 21型偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器和1985年生產(chǎn)的TD1660型偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，以及1982年第二期《測(cè)控技術(shù)》刊登的《用單片機(jī)產(chǎn)生偽隨機(jī)信號(hào)》，已在江蘇省寶應(yīng)縣應(yīng)振動(dòng)儀器廠投入試生產(chǎn)，名稱(chēng)定為《WS-1型偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器》。這種儀器由于采用了微電腦控制，比XT21型和TD1660型偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器更為先進(jìn)。它具有工作可靠，功能強(qiáng)、功耗低、體積小、重量輕，便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，但仍為單通道偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。這些發(fā)生器，雖在系統(tǒng)識(shí)別，結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)分析，疲勞壽命試驗(yàn)等隨機(jī)信號(hào)的仿真和在大氣紊流、涌流等隨機(jī)信號(hào)仿真以及在溫度、壓力、流量等隨機(jī)變化模型的仿真等技術(shù)領(lǐng)域：
中得到廣泛應(yīng)用。但難以用于多變量系統(tǒng)識(shí)別和多點(diǎn)激振的模態(tài)分析中，也難以在被測(cè)系統(tǒng)工作情況無(wú)大變化的時(shí)間里，在同一瞬時(shí)收集到建模所需要的全部數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的任務(wù)在于在《WS-1型偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器》的基礎(chǔ)上，制造出一種，除滿足單通道偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器所有功能之外，還要能用于多變量系統(tǒng)識(shí)別和多點(diǎn)激振模型分析以及線測(cè)試時(shí)，在系統(tǒng)工況無(wú)大變化的時(shí)間里，能在同一瞬時(shí)，收集到建模所需要的全部數(shù)據(jù)的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。
本發(fā)明主要由一片單片微計(jì)算機(jī)，一片地址鎖存器，一片程序貯存器，兩片靜態(tài)RAM，三片數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(即D/A轉(zhuǎn)換器)，以及晶振電路，分頻器，移位寄存器和放大電路所組成。單片微計(jì)算機(jī)通過(guò)地址鎖存器與程序貯存器相連，再外接靜態(tài)RAM和D/A轉(zhuǎn)換器。為了將D/A轉(zhuǎn)換器輸出的0～5V變?yōu)椤?V，以A＃，B＃和C＃命名的各D/A轉(zhuǎn)換器輸出均接兩級(jí)放大電路，進(jìn)行雙極電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)信號(hào)發(fā)生器僅作單通道輸出時(shí)，用A＃通道，當(dāng)作雙通道輸出時(shí)，用A＃和B＃通道，當(dāng)作三通道輸出時(shí)，三路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)可同時(shí)從A＃、B＃和C＃通道輸出。
本系統(tǒng)利用微電腦和各種控制開(kāi)關(guān)的軟、硬結(jié)合，實(shí)現(xiàn)序列信號(hào)輸出種類(lèi)和移位寄存器級(jí)數(shù)選擇，以達(dá)到精確控制鐘頻頻帶內(nèi)的譜線出度。根據(jù)需要，本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了七種序列信號(hào)輸出和七種移位寄存器級(jí)數(shù)的選擇，即1)同步輸出三路不相關(guān)二電平M序列，寄存器級(jí)數(shù)4～11;
2)同步輸出二路不相關(guān)二電平M序列，寄存器級(jí)數(shù)4～11;
3)單路A＃通道輸出二電平M序列，寄存器級(jí)數(shù)15，17，20，23，25，31;
4)單路A＃通道輸出三電平M序列，寄存器級(jí)數(shù)2～8;
5)單路A＃通道輸出五電平M序列，寄存器級(jí)數(shù)2～4;
6)單路A＃通道輸出二項(xiàng)分布3、5、9和17電平三種序列;
7)單路A＃通道輸出均勻分布256電平序列。
本發(fā)明除適用于控制系統(tǒng)識(shí)別，結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)分析，疲勞壽命試驗(yàn)等技術(shù)領(lǐng)域：
和作為激勵(lì)源，用于大氣紊流、涌浪等隨機(jī)信號(hào)的仿真，溫度，壓力，流量等隨機(jī)變化模型的仿真之外，更適用于多變量系統(tǒng)識(shí)別和多點(diǎn)激振的模態(tài)分析中使用，在整個(gè)被測(cè)系統(tǒng)工作情況無(wú)大變化時(shí)間里，能在同一瞬時(shí)收集到建模所需要的全部數(shù)據(jù)。下面舉例說(shuō)明設(shè)有一個(gè)二點(diǎn)輸入M點(diǎn)輸出的系統(tǒng)，顯然該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)H(f)是M行2列的矩陣Y(f)＝H(f)·X(f)式中X(f)和Y(f)分別為輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的富里哀變換，對(duì)上式作如下變換得H(f)＝Y(jié)(f)Xτ(f)〔X(f)Xτ(f)〕-1式中τ表示將輸入頻譜作共軛轉(zhuǎn)置。該式也可寫(xiě)成下式
式中Gyx為m×2階互諧矩陣，Gxx為2×2階輸入信號(hào)互譜矩陣。
H(i,l)= (Gvx(i,l)Gxx(2,2)-Gvx(i,2)Gxx(2,1))/(DET［Gxx］)H(i,2)= (Gvx(i,2)Gxx(l,l)-Gvx(i,l)Gxx(l,2))/(DET[Gxx])(式中i＝1，2，3，…，m)以上分析表明系統(tǒng)在二點(diǎn)輸入m點(diǎn)輸出時(shí)，頻響函數(shù)H(f)的計(jì)算非常復(fù)雜，如果二個(gè)輸入隨機(jī)信號(hào)完全獨(dú)立，即它們?cè)跁r(shí)域上互不相關(guān)，則在頻域上，二個(gè)輸入信號(hào)的互功率、密度譜均為0，即Gxx(1，2)＝Gxx(2，1)＝0則
<p>由此可知，在多變量輸入和多點(diǎn)輸出系統(tǒng)的頻響函數(shù)計(jì)算中，如果各個(gè)輸入隨機(jī)信號(hào)互不相關(guān)(即相互完全獨(dú)立)，計(jì)算H(f)的工作量可大大減小，因此也自然而然地增強(qiáng)了抗干擾性，提高了測(cè)試精度，節(jié)省了測(cè)試時(shí)間。
本發(fā)明有如下特圖附圖1 硬件聯(lián)結(jié)總原理圖。
附圖2 面板控制圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
附圖1中的單片機(jī)為8035或8039，圖中的〔1〕為晶振電路，〔2〕為分頻器。單片機(jī)8035或8039經(jīng)分頻器〔2〕與晶振電路〔1〕相連。單片機(jī)8035或8039內(nèi)部無(wú)程序存貯器，必須外接程序貯存器EPROM。同時(shí)，由于單片機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)存貯器容量較小，還必須外接靜態(tài)RAM，以擴(kuò)展數(shù)據(jù)存貯容量。本實(shí)施例外接的EPROM為EPROM2716，外接的靜態(tài)RAM為兩個(gè)6116靜態(tài)RAM。
由于單片機(jī)BVS口既要用于輸入數(shù)據(jù)(指令和常數(shù))，又要用來(lái)輸入地址，所以必須用地址鎖存器，將BV5口地址鎖起來(lái)，以空出BVS口供輸入數(shù)據(jù)用。本實(shí)施例用的地址鎖存器是74LS273。
單片機(jī)ALE為地址鎖存允許信號(hào)，輕反相器( 1/6 74LS04)接至鎖存器74LS273的輸入CLK端，當(dāng)ALE下降沿時(shí)，通過(guò)反相門(mén)或?yàn)樯仙?，而將地址鎖存。當(dāng)單片機(jī)輸出地址經(jīng)地址鎖存后，鎖存器74LS273輸出至EPROM2716和6116靜態(tài)RAM地址端，這樣，一旦選通EPROM，就可從那里讀出指令或數(shù)據(jù)，同樣，當(dāng)選通6116靜態(tài)RAM時(shí)，就可對(duì)其進(jìn)行讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)操作。
EPROM2716存貯容量為2K，除低八位地址輸出外，還要將高三位輸出才能完全確定EPROM2716的地址，因此利用單片機(jī)P2口中的P20～P22輸出來(lái)確定
EPROM的高三位地址，該地址信息在讀程序存貯器過(guò)程中保持不變，不需要鎖存器鎖存。同樣，6116靜態(tài)RAM的容量也是2K，高三位地址也不能在BVS口的輸出中確定，仍利用8035或8039單片機(jī)P2口中的P24～P26作為高位地址輸出。而P27作為選片，接至6116靜態(tài)RAM的片選
CS。如當(dāng)P27＝1時(shí)，選中下面一片6116RAM，P27＝0時(shí)，選中上面一片6116RAM。
單片機(jī)的
WR與6116RAM的
WE并不直接相聯(lián)，而是采用附圖1所示的邏輯電路，即單片機(jī)的
WR經(jīng)反相器，再與單片機(jī)P2口的P20線配合，再經(jīng)反相器接至6116RAM的
WE線。
本實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換器，是選用DAC0832，將DAC0832的ILE與Vcc接+5V(圖中省略)，
WR，接至單片機(jī)的
WR，這樣，DAC0832一直允許數(shù)據(jù)輸入，在選中某一片DAC0832后，在單片機(jī)
WR的控制下，就可以輸入數(shù)據(jù)了。為了在數(shù)據(jù)傳送轉(zhuǎn)換完畢后，利用軟件控制，使三路D/A一同輸出，達(dá)到時(shí)間上同時(shí)輸出的要求和選片要求，將DAC0832的
WR2與單片機(jī)P1口中的P17相連，而DAC0832的
CS和
XFER相連，然后分別接至6116靜態(tài)RAM地址輸入的A0，A1和A7上，相當(dāng)于A0、A1、A7分別為0，而其它六位為1時(shí)，選中某一片DAC0832。其三路DAC0832的地址碼分別為FE，F(xiàn)D和7E。
DAC0832的輸出是以電流形式出現(xiàn)的，其輸出電流與輸入數(shù)字量成正比，本實(shí)施例所需要的是電壓輸出，所以將D/A的電流輸出經(jīng)兩級(jí)運(yùn)算放大器后，將0～5V轉(zhuǎn)換成±5V的電壓輸出。
本實(shí)施例利用單片機(jī)8035或8039P1口中的七根輸入/輸出線(即I/O線)，如附圖1所示的P10～P16線，進(jìn)行序列輸出種類(lèi)和移位寄存器級(jí)數(shù)控制，并通過(guò)編程使數(shù)字波段開(kāi)關(guān)(單、雙刀琴鍵開(kāi)關(guān))實(shí)現(xiàn)幾十種功能的控制。根據(jù)需要，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了七種序列信號(hào)輸出和七種移位寄存器級(jí)數(shù)控制及二電平m序列同步輸出二路與三路的區(qū)分。現(xiàn)結(jié)合附圖1與附圖2作如下說(shuō)明1)利用單片機(jī)P1口中的P10～P12三根I/O線，可產(chǎn)生000～111八種碼，取其中七種001～111碼，通過(guò)附圖2中的K1～K7七位雙刀琴鍵開(kāi)關(guān)，將P10～P12置于不同的接地形式，即可轉(zhuǎn)入有關(guān)序列輸出的軟件程序運(yùn)行。即K1(001)與K2(010)為二電平m序列(4～10與11～31)，K3(011)為三電平m序列，K4(100)為五電平m序列，K5(101)與K6(110)為二項(xiàng)式分布多電平(3～5電平，9～17電平)，K7(111)為均勻分布256電平。
2)利用單片機(jī)P1口中的P13～P15三根I/O線，同樣也可采用001～111七種碼，通過(guò)附圖2中的K8～K14七位雙刀琴鍵開(kāi)關(guān)將P13～P15置于七種不同的接地形式，從而實(shí)現(xiàn)移位寄存器級(jí)數(shù)的選擇。
3)利用單片機(jī)P1口的P16I/O線，通過(guò)附圖2所示的單刀按鈕開(kāi)關(guān)K15是否接地來(lái)區(qū)分二電平m序列是二路，還是三路輸出。附圖2中的〔1〕為二路，〔2〕為三路。
本發(fā)明還可將外部信號(hào)(電平為0或+5V)引入單片機(jī)的T0腳(如附圖1所示)，通過(guò)測(cè)試外部信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的遙控，也可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的同步。
本發(fā)明由于采用微電腦控制和集成塊元件，其工作穩(wěn)定可靠，功能強(qiáng)，功耗低，價(jià)格便宜，且體積小，重量輕，便于攜帶。
文件名稱(chēng) 頁(yè) 行 補(bǔ)正前 補(bǔ)正后1 倒數(shù)3行 以及線測(cè)試時(shí) 以及在線測(cè)試時(shí)說(shuō)明書(shū) 5 15、16行 BVS BUS6 5行 選片 片選
權(quán)利要求
1.一種主要由單片微計(jì)算機(jī)，地址鎖存器，程序貯存器，靜態(tài)RAM，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，晶振電路，分頻器，移位寄存器和放大電路所組成的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，其特征在于有兩片靜態(tài)RAM和三片數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，其特征在于各種序列輸出，級(jí)數(shù)控制，均借助于單片機(jī)P1口中的七根輸入/輸出線與雙刀數(shù)字波段開(kāi)關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器其特征在于單片機(jī)的
WR線經(jīng)反相器與單片機(jī)的P20線相配合再經(jīng)反相器接至靜態(tài)RAM的
WE線。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器其特征在于允許將外部信號(hào)引入單片機(jī)的T0腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器其特征在于允許將外部信號(hào)引入單片機(jī)的T0腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器其特征在于二電平m序列二路與三路輸出的區(qū)分是借助于單片機(jī)P1口的P16輸入/輸出線與按鈕開(kāi)關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器其特征在于二電平m序列二路與三路輸出的區(qū)分是借助于單片機(jī)P1口的P16輸入/輸出線與按鈕開(kāi)關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器其特征在于二電平m序列二路與三路輸出的區(qū)分是借助于單片機(jī)P1口的P16輸入/輸出線與按鈕開(kāi)關(guān)。
專(zhuān)利摘要
一種主要由微電腦控制的多路不相關(guān)偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。除用于系統(tǒng)識(shí)別，結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)分析，疲勞壽命試驗(yàn)等隨機(jī)信號(hào)仿真和大氣紊流、涌流等隨機(jī)信號(hào)仿真以及在溫度、壓力、流量等隨機(jī)變化模型仿真等技術(shù)領(lǐng)域：
之外，能廣泛用于多變量系統(tǒng)識(shí)別和多點(diǎn)激振的模態(tài)分析中以及在被測(cè)系統(tǒng)工況無(wú)大變化時(shí)，在同一瞬時(shí)能收集到建模所需要的全部數(shù)據(jù)。本發(fā)生器由于采用微電腦控制和集成塊元件，工作穩(wěn)定可靠，功能強(qiáng)，功耗低，價(jià)格便宜，且體積小，重量輕，便于攜帶。
文檔編號(hào)G06F1/02GK87100338SQ87100338
公開(kāi)日1988年6月1日 申請(qǐng)日期1987年1月13日
發(fā)明者謝中 申請(qǐng)人:南京航空學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan