基于DSP2407的中頻電源測試系統的設計

　　1 系統硬件設計

　　1.1 系統硬件框圖

　　系統的硬件框圖由4部分組成：電壓信號調理模塊、頻率信號調理模塊、DSP2407最小系統和液晶顯示模塊，系統硬件框圖如圖1所示。被測信號(電壓信號)經(jīng)信號調理模塊降壓濾波后，接至DSP的ADCIN00端進(jìn)行信號采集與A/D轉換，而被測信號(頻率信號)經(jīng)信號調理模塊降壓、濾波且轉化為同頻方波后，接至DSP的CAP端進(jìn)行捕獲。DSP2407是整個(gè)系統的核心，其功能則是接收A/D端和捕獲CAP端的信號，對其進(jìn)行分析計算，最后對數據進(jìn)行存儲顯示。

　　1.2 信號調理模塊

　　被測信號電壓為-115～115V，而DSP的輸入要求則是0～3.3 V，因此需對被測電壓信號進(jìn)行調理。被測電壓信號經(jīng)降壓、濾波等處理后，才能進(jìn)入DSP進(jìn)行A/D轉換。電壓信號調理電路如圖2所示。

　　圖2中電壓傳感器選用的是精密電壓互感器SPT204A，輸入額定電流為2 mA，額定輸出電流也為2 mA。電壓互感器的輸入端需調節R1使輸入電流為2 mA，而互感器的輸出端是電流/電壓轉換電路，調節反饋電阻R2與R3可得所需電壓。2個(gè)反接二極管起保護放大器的作用。該互感器的特點(diǎn)是電磁隔離、精度高、無(wú)漂移，而且對干擾具有很好的抑制作用。濾波部分為一階低通濾波器，目的是消除對系統影響較大的高頻信號。被測信號經(jīng)電壓互感器調理后，轉化成-3～3 V的電壓信號，而DSP2407自帶的A/D轉換器是單極性的，因此在互感器電路后接電壓抬升電路，進(jìn)一步調整電壓信號，將其轉化為0～3 V的電壓信號后，再進(jìn)行A/D轉換。

　　頻率信號調理模塊的降壓濾波部分與電壓信號調理電路基本一致，只是不需再將電壓信號抬升，而是需經(jīng)過(guò)電壓比較器LM311將正弦電壓信號轉化為同頻率的方波信號，最后通過(guò)分壓電路進(jìn)一步調整幅值，使其適合DSP捕獲端的輸入范圍。進(jìn)一步調理電路如圖3所示。

　　1.3 液晶顯示

　　液晶顯示器(LCD)是提供友好人機界面實(shí)現信息人機交互的關(guān)鍵器件。由于LCD具有低功耗、體積小、質(zhì)量輕等諸多其他顯示器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它成為測量結果顯示和人機對話(huà)的重要工具。本系統選用的SPRT12864M液晶顯示模塊是128×64點(diǎn)陣的圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。

　　DSP2407與LED之間的接口電路如圖4所示。其中DSP的IOPE0～IOPE7用作數據接口，與LCD模塊的數據線(xiàn)DB0～DB7相連，完成與LCD間的數據傳送;IOPC0與RS(CS)相連，為指令/數據選擇位，H為數據選擇位，L為指令選擇位;IOPC1與R/W腳相連，為讀/寫(xiě)選擇位，H為寫(xiě)信號，L為讀信號;IOPC2與E相連，工作狀態(tài)使能;RET是液晶顯示模塊的復位端，直接連接到DSP的復位引腳RS，當系統復位時(shí)，LCD同時(shí)復位;VDD接+3.3 V輸入電源。

　　2 系統軟件設計

　　DSP是整個(gè)測試系統的核心，而軟件編程又是這一核心的靈魂。整個(gè)DSP系統在Code Composer Setup編譯環(huán)境下開(kāi)發(fā)，采用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言相結合的編程方式，完成對整個(gè)測試系統的軟件設計。

　　2.1 電壓數據采集子程序

　　電壓數據采集是直接通過(guò)TMS320LF2407自帶的模數轉換模塊(ADC)實(shí)現的。首先對ADC進(jìn)行初始化，確定ADC通道的級聯(lián)方式，采樣時(shí)間窗口預定標，轉換時(shí)鐘預定標等。然后啟動(dòng)ADC采樣，對電壓信號進(jìn)行采集，采樣8次。由于得到的數據被默認存儲到ADC轉換結果寄存器(RES-ULT0～7)的高10位中，因此定義1個(gè)數組，將RESULT n中的值經(jīng)過(guò)移位還原后存儲到相應的數組中。A/D轉換結束后，則轉入中斷服務(wù)程序，對采樣得到的數據進(jìn)行分析和處理。電壓信號數據采集子程序的流程圖如圖5所示。

　　2.2 頻率數據采集子程序

　　交流電壓頻率的采集是通過(guò)DSP2407的捕獲引腳，對頻率信號調理模塊輸出的方波上升沿時(shí)的時(shí)鐘進(jìn)行捕獲得到的，然后在頻率采集信號數據處理部分根據相鄰時(shí)鐘差值求出其對應的頻率值。頻率信號數據采集子程序流程如圖6所示。

　　3 結束語(yǔ)

　　該系統是基于DSP的中頻電源測試系統的設計，構建了以DSP為控制核心的測試系統，并對電壓互感器SPT204A的外圍電路進(jìn)行了設計和改進(jìn)，對交流電壓輸出與所需輸入建立了一種平臺，提出了一種電壓信號調理的新思路，具有結構簡(jiǎn)單，性能良好等優(yōu)點(diǎn)，可推廣使用到其他中頻軍用設備以及民用設備的系統測試中。