[发明专利]萤火虫发光模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子设备，尤其是一种基于USB2.0(Universal Serial Bus2.0)技术的萤火虫发光模拟装置。

背景技术

在生物学和仿生学领域对萤火虫的研究中，常常需要使用波形发生装置对不同种类萤火虫的发光特性曲线进行模拟，并通过模拟波形驱动发光二极管以达到模仿萤火虫发光的效果。

目前还没有一种专门的萤火虫发光模拟装置，而且市场上大多数基于USB2.0波形发生器都是利用USB和FPGA共同完成波形产生，这种方案的成本较高，电路复杂很难满足低成本，高便携性的设计要求。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种低成本、便携性高的萤火虫发光模拟装置。

本发明的技术解决方案是：萤火虫发光模拟器，其特殊之处在于：包括用于输出数据的上位机、与上位机连接并通过USB2.0接口接收数据的USB控制器、与USB控制器连接的程序存储单元、用于将数字信号转换为模拟信号的数模转换器，与数模转换器连接的末端模拟信号放大电路和多路LED模块，和与所述USB控制器、数模转换器、存储单元连接用于提供额定电压电流的电源模块。

上述USB控制器包括USB2.0接口芯片、内部时钟单元、I²C控制单元，所述I²C控制单元连接外部EEPROM，所述内部时钟单元连接外部无源晶振。

上述USB控制器采用的USB2.0接口芯片是Cypress Semiconductor公司的CY7C68013A芯片。

上述程序存储单元为电可擦除只读存储器，具体型号是24LC64。

上述数模转换单元是MAX公司的MAX5100。

上述电源模块为AMS1117系列电源芯片。

本发明的有益效果是：充分利用USB控制器的可编程控制功能，实现只利用USB控制器进行数据文件传输控制和数模转换单元时序控制，完成系统预先设计的功能，总体电路结构简单，可以非常便捷的产生所需特定曲线，以达到模拟不同种类萤火虫发光的效果。与常见的FPGA+USB波形产生方法相比，成本低廉，电路简单，具有较大的灵活性。

附图说明

图1是本发明萤火虫发光模拟器的电路原理图。

图2是图1所示数模转换模块和USB控制器电路连接示意图。

图3是图1所示电流放大电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1，是本发明萤火虫发光模拟器一种较佳实施方式的框架示意图。萤火虫发光模拟器包括上位机、USB控制器、程序存储器、数模转换器、电源模块、模拟信号放大电路和多路发光二极管(LED)。

USB控制器包括USB2.0接口芯片连接电可擦除可编程只读存储器(Electrical ly Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)和无源晶振。上位机通过USB2.0总线连接所述USB控制器。USB控制器还连接数模转换器。电源模块连接USB控制器、数模转换器和模拟信号放大电路。数模转换器连接模拟信号放大电路。模拟信号放大电路连接多路LED，模拟萤火虫发光。

USB控制器可编程功能基于USB接口芯片内部嵌入8051单片机内核，通过C语言编程并将程序存储在外部存储器(EEPROM)中，利用USB控制器主控模式产生相应控制时序，控制数模转换器和USB控制器与上位机之间的通信。

上位机为利用Visual C++6.0软件MFC平台编写。

本实施方案中，所述上位机主要功能是利用仿真软件(MATLAB)产生不同种类萤火虫发光特性曲线所需数据文件，并通过USB2.0接口实时传输至萤火虫发光模拟器中，此外所述上位机还可查询萤火虫发光模拟器工作状态，存储USB2.0芯片固件驱动程序。

USB控制器采用USB2.0接口芯片为Cypress Semiconductor公司的Cy7c68013A系列芯片。

数模转换器包括D/A转换芯片，采用MAX5100芯片，该芯片控制信号简单，数模转换精度高，四路输出并具有数据锁存功能，可以使系统硬件设计更加便捷。