1.一种数字式雷电波形仿真装置的数字式雷电波形仿真方法,数字式雷电波形仿真装置,包括:MCU模块:整体逻辑控制单元;
液晶屏:用于显示模拟的雷电波形;
按键模块:用于设置雷电流波形的幅度、波形;
电源电路:提供3.3V及5V工作电压;
排针:连接MCU模块的DAC,进行波形的输出;
存储器:用于存储利用MATLAB根据双指数函数关系计算生成的模拟雷电流波形数据,得到雷电波形双指数函数数据表;
DMA:DMA可以在不占用CPU的情况下进行数据从存储器到外设的搬运,DAC的作用是把数字编码转换成对应的模拟电压输出,用于模拟雷电波形的输出;
其特征在于,获取雷电流波形数据,根据使用者输入处理波形数据,在液晶屏上画出波形,DAC输出电压波;
根据使用者输入处理波形数据包括以下步骤:
通过2个按键控制电压波的类型和幅度,定义2个无符号字符型的全局变量,mode和amplitude,初始值分别为0和2;按键1控制波形类型,8/20μs波形或10/350μs波形;
按键2控制波形幅度,即初始雷电波形数据的放大倍数,最小2倍最大20倍,使得雷电波在10kA到100kA范围内变化;
当微控制器检测到按键1被按下时,mode变量自加1,当mode的值等于2时,将mode的值置0,控制mode在0 1范围内变化,当mode的值等于0时,仿真器显示和输出8/20μs波形,当~mode的值等于1时,仿真器显示和输出10/350μs波形;
检测到按键2按下后amplitude变量自加1,amplitude变量在2 20范围内变化,当~amplitude自加1后值为21时,将amplitude的值设置为2,将amplitude乘以初始波形数据就能得到放大后的波形数据。
2.根据权利要求1所述的一种数字式雷电波形仿真装置的数字式雷电波形仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:获取雷电流波形数据包括以下步骤:利用MATLAB根据双指数函数关系计算生成模拟雷电流波形数据,得到雷电波形双指数函数数据表,并且转化成 DAC寄存器能够使用的对应的值;
其中双指数函数关系为:
,其中 为输出电压,t为时间,k、α、β是影响雷电波峰值、波头时间、半峰值时间的系数,常数 。
3.根据权利要求1所述的一种数字式雷电波形仿真装置的数字式雷电波形仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:在液晶屏上画出波形包括以下步骤:先将波形数据,通过下式转换为液晶屏的坐标数据, 再经过作图函数,便能在液晶屏上画出图形;temparray[idx] =y ‑ k * amplitude * initial_fun_data1[idx]其中temparray为显示数据的数组,k为缩小系数, y为液晶屏纵轴上的个像素点个数,amplitude为放大倍数,由按键2控制,initial_fun_data为8/20μs波形数据的数组,idx为数组的标号。
4.根据权利要求1所述的一种数字式雷电波形仿真装置的数字式雷电波形仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:DAC输出电压波包括以下步骤:DAC的默认设置为双通道右对齐,所以有DualFun12bit[Idx] = (amplitude * Fun12bit1[Idx] << 16) + (amplitude * Fun12bit1[Idx]),其中DualFun12bit为输入DAC寄存器的数据的数组,Fun12bit1为8/20μs的波形数据或者10/350μs波形数据,Idx为数组的标号,amplitude为放大倍数。