基于DSP的低頻頻率特性測試儀

因為系統是對電網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，在測量過(guò)程中要采集大量的數據，對這些數據還需要進(jìn)行數字濾波等方法來(lái)提高準確度，所以系統必然需要大數據量的運算，而單片機的運算能力弱不能達到實(shí)時(shí)處理的要求，故采用DSP作為數據處理電路的核心，考慮到系統成本因素采用TI公司的54系列DSP。
在選擇可編程邏輯器件時(shí)，容量大小是需要考慮的最基本問(wèn)題。故在器件選擇前，先確定完成設計功能所需邏輯資源的多少，本系統對CPLD所要完成的功能經(jīng)仿真、綜合后，約需占用1 500門(mén)左右的邏輯資源。綜合考慮之后選擇了Altera公司Max7000系列的EPM7128。
在圖4中TMS320VC5409通過(guò)主機接口(HPI)接受單片機系統來(lái)的各種控制命令，并通過(guò)EPM7128STC控制掃頻信號源中的時(shí)鐘發(fā)生器NBCl24 39、DDS芯片AD7008和可控增益放大器AD8369產(chǎn)生信號功率可控的掃頻信號；控制增益相位檢測電路中的2個(gè)可控增益放大器AD8369和A／D轉換器ADS8364進(jìn)行信號檢測；據輸入信號頻率對兩個(gè)MC12080的分頻比進(jìn)行控制；選通D觸發(fā)器讀入相位極性。
2．3．2 看門(mén)狗電路設計
由于本系統是一個(gè)獨立的系統，且DSP系統的工作時(shí)鐘頻率較高，在運行時(shí)極有可能發(fā)生干擾和被干擾，嚴重時(shí)系統可能會(huì )出現死機現象，為了克服這個(gè)毛病，除了在軟件上做一些保護措施外，在硬件上也必須做相應的處理。硬件上最有效的保護措施通常采用具有監視功能(WATCHDOG)的自動(dòng)復位電路。
其基本原理為：電路提供一個(gè)用于監視系統運行的信號，當系統運行正常時(shí)，應在規定的時(shí)間范圍內給監視線(xiàn)一個(gè)高低電平發(fā)生變化的信號，如果在規定的時(shí)間內這個(gè)信號不發(fā)生變化，自動(dòng)復位系統就認為系統運行不正常并重新對系統進(jìn)行復位。本系統采用MAXIM公司的微處理監視電路MAX706-T實(shí)現對系統的監視，電路如圖5所示。

2．4 單片機系統設計
本系統主要功能是完成人機接口功能和通信功能，包括鍵盤(pán)、液晶顯示器、標準串行接口、微型打印機接口和與DSP通信的HPI接口等。單片機系統總體框圖如圖6所示。

單片機是用AT89C51，通過(guò)1片8255A來(lái)擴展其并口，8255A的C口用于鍵盤(pán)接口，A口接到打印機數據線(xiàn)，打印機的控制線(xiàn)接于單片機的P1口(占3位)，8255A的B口對液晶顯示器進(jìn)行控制，液晶顯示器的數據線(xiàn)通過(guò)緩沖器接于單片機的P0口。HPI接口完成與DSP的通信。

3 系統軟件設計
系統電路的軟件設計包括DSP軟件設計和CPLD的軟件設計。
3．1 DSP軟件設計
DSP軟件的設計使用了TI公司的CCS開(kāi)發(fā)工具，通過(guò)DSP仿真器進(jìn)行調試，使用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程。
DSP軟件程序主要功能是通過(guò)中斷方式從單片機系統中得到各種設置參數和命令，并根據這些參數和命令進(jìn)行相應設置和相應操作，并將采集的數據處理后送單片機系統顯示。另外還要照看看門(mén)狗。其程序流程圖如圖7所示。

3．1．1 主程序設計
系統上電后，TMS320VC5409內部固化的加載程序檢測到外部8為并行加載方式有效，則將存儲在A(yíng)T29C010A中的源程序取出存入內部SRAM中。源程序占據FLASH的低32 K地址空間0000H～7FFFH，同時(shí)映射在DSP外部數據存儲空間8000H～FFFFH。加載過(guò)程中DSP軟件上自動(dòng)設置7個(gè)等待周期，可保證數據存取正確。加載完畢程序開(kāi)始順序執行，首先設置定時(shí)器，開(kāi)定時(shí)器中斷，使其在每低于0．8 s的時(shí)間內產(chǎn)生一次中斷，在定時(shí)器中斷子程序中設置專(zhuān)用輸出管腳XF,使看門(mén)狗的輸入端定時(shí)產(chǎn)生變化，否則其將產(chǎn)生DSP的RESET信號。然后，對系統進(jìn)行初始化，初始化結束后。為了降低系統功耗可使DSP進(jìn)入空轉狀態(tài)(IDLE)，直到中斷發(fā)生。程序流程如圖8所示。