基于DSP的低頻頻率特性測試儀

因為系統(tǒng)是對電網(wǎng)絡(luò)進行實時測量，在測量過程中要采集大量的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)還需要進行數(shù)字濾波等方法來提高準(zhǔn)確度，所以系統(tǒng)必然需要大數(shù)據(jù)量的運算，而單片機的運算能力弱不能達到實時處理的要求，故采用DSP作為數(shù)據(jù)處理電路的核心，考慮到系統(tǒng)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，容量大小是需要考慮的最基本問題。故在器件選擇前，先確定完成設(shè)計功能所需邏輯資源的多少，本系統(tǒng)對CPLD所要完成的功能經(jīng)仿真、綜合后，約需占用1 500門左右的邏輯資源。綜合考慮之后選擇了Altera公司Max7000系列的EPM7128。
在圖4中TMS320VC5409通過主機接口(HPI)接受單片機系統(tǒng)來的各種控制命令，并通過EPM7128STC控制掃頻信號源中的時鐘發(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個可控增益放大器AD8369和A／D轉(zhuǎn)換器ADS8364進行信號檢測；據(jù)輸入信號頻率對兩個MC12080的分頻比進行控制；選通D觸發(fā)器讀入相位極性。
2．3．2 看門狗電路設(shè)計
由于本系統(tǒng)是一個獨立的系統(tǒng)，且DSP系統(tǒng)的工作時鐘頻率較高，在運行時極有可能發(fā)生干擾和被干擾，嚴重時系統(tǒng)可能會出現(xiàn)死機現(xiàn)象，為了克服這個毛病，除了在軟件上做一些保護措施外，在硬件上也必須做相應(yīng)的處理。硬件上最有效的保護措施通常采用具有監(jiān)視功能(WATCHDOG)的自動復(fù)位電路。
其基本原理為：電路提供一個用于監(jiān)視系統(tǒng)運行的信號，當(dāng)系統(tǒng)運行正常時，應(yīng)在規(guī)定的時間范圍內(nèi)給監(jiān)視線一個高低電平發(fā)生變化的信號，如果在規(guī)定的時間內(nèi)這個信號不發(fā)生變化，自動復(fù)位系統(tǒng)就認為系統(tǒng)運行不正常并重新對系統(tǒng)進行復(fù)位。本系統(tǒng)采用MAXIM公司的微處理監(jiān)視電路MAX706-T實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)視，電路如圖5所示。

2．4 單片機系統(tǒng)設(shè)計
本系統(tǒng)主要功能是完成人機接口功能和通信功能，包括鍵盤、液晶顯示器、標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)總體框圖如圖6所示。

單片機是用AT89C51，通過1片8255A來擴展其并口，8255A的C口用于鍵盤接口，A口接到打印機數(shù)據(jù)線，打印機的控制線接于單片機的P1口(占3位)，8255A的B口對液晶顯示器進行控制，液晶顯示器的數(shù)據(jù)線通過緩沖器接于單片機的P0口。HPI接口完成與DSP的通信。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)電路的軟件設(shè)計包括DSP軟件設(shè)計和CPLD的軟件設(shè)計。
3．1 DSP軟件設(shè)計
DSP軟件的設(shè)計使用了TI公司的CCS開發(fā)工具，通過DSP仿真器進行調(diào)試，使用C語言和匯編語言混合編程。
DSP軟件程序主要功能是通過中斷方式從單片機系統(tǒng)中得到各種設(shè)置參數(shù)和命令，并根據(jù)這些參數(shù)和命令進行相應(yīng)設(shè)置和相應(yīng)操作，并將采集的數(shù)據(jù)處理后送單片機系統(tǒng)顯示。另外還要照看看門狗。其程序流程圖如圖7所示。

3．1．1 主程序設(shè)計
系統(tǒng)上電后，TMS320VC5409內(nèi)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AT29C010A中的源程序取出存入內(nèi)部SRAM中。源程序占據(jù)FLASH的低32 K地址空間0000H～7FFFH，同時映射在DSP外部數(shù)據(jù)存儲空間8000H～FFFFH。加載過程中DSP軟件上自動設(shè)置7個等待周期，可保證數(shù)據(jù)存取正確。加載完畢程序開始順序執(zhí)行，首先設(shè)置定時器，開定時器中斷，使其在每低于0．8 s的時間內(nèi)產(chǎn)生一次中斷，在定時器中斷子程序中設(shè)置專用輸出管腳XF,使看門狗的輸入端定時產(chǎn)生變化，否則其將產(chǎn)生DSP的RESET信號。然后，對系統(tǒng)進行初始化，初始化結(jié)束后。為了降低系統(tǒng)功耗可使DSP進入空轉(zhuǎn)狀態(tài)(IDLE)，直到中斷發(fā)生。程序流程如圖8所示。