本設(shè)計(jì)利用數(shù)字信號處理器(DSP)對數(shù)字信號強(qiáng)大的處理能力,，對交流電壓與頻率進(jìn)行測試、分析與計(jì)算,，以達(dá)到對中頻電源性能進(jìn)行評估的目的,。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　1.1 系統(tǒng)硬件框圖

　　系統(tǒng)的硬件框圖由4部分組成：電壓信號調(diào)理模塊、頻率信號調(diào)理模塊,、DSP2407最小系統(tǒng)和液晶顯示模塊,，系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。被測信號(電壓信號)經(jīng)信號調(diào)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(zhuǎn)換,，而被測信號(頻率信號)經(jīng)信號調(diào)理模塊降壓,、濾波且轉(zhuǎn)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(tǒng)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(jì)算,，最后對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲顯示,。

　　1.2 信號調(diào)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(diào)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(zhuǎn)換,。電壓信號調(diào)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(diào)節(jié)R1使輸入電流為2 mA,，而互感器的輸出端是電流/電壓轉(zhuǎn)換電路,，調(diào)節(jié)反饋電阻R2與R3可得所需電壓。2個(gè)反接二極管起保護(hù)放大器的作用,。該互感器的特點(diǎn)是電磁隔離,、精度高、無漂移,，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(tǒng)影響較大的高頻信號,。被測信號經(jīng)電壓互感器調(diào)理后,，轉(zhuǎn)化成-3～3 V的電壓信號，而DSP2407自帶的A/D轉(zhuǎn)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(diào)整電壓信號，將其轉(zhuǎn)化為0～3 V的電壓信號后,，再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,。

　　頻率信號調(diào)理模塊的降壓濾波部分與電壓信號調(diào)理電路基本一致，只是不需再將電壓信號抬升,，而是需經(jīng)過電壓比較器LM311將正弦電壓信號轉(zhuǎn)化為同頻率的方波信號,，最后通過分壓電路進(jìn)一步調(diào)整幅值,，使其適合DSP捕獲端的輸入范圍。進(jìn)一步調(diào)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(jī)界面實(shí)現(xiàn)信息人機(jī)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法比擬的優(yōu)點(diǎn),，它成為測量結(jié)果顯示和人機(jī)對話的重要工具。本系統(tǒng)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～I(xiàn)OPE7用作數(shù)據(jù)接口，與LCD模塊的數(shù)據(jù)線DB0～DB7相連,，完成與LCD間的數(shù)據(jù)傳送;IOPC0與RS(CS)相連,，為指令/數(shù)據(jù)選擇位，H為數(shù)據(jù)選擇位,，L為指令選擇位;IOPC1與R/W腳相連，為讀/寫選擇位,，H為寫信號,，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(fù)位端,，直接連接到DSP的復(fù)位引腳RS,，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，LCD同時(shí)復(fù)位;VDD接+3.3 V輸入電源,。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　DSP是整個(gè)測試系統(tǒng)的核心,，而軟件編程又是這一核心的靈魂。整個(gè)DSP系統(tǒng)在Code Composer Setup編譯環(huán)境下開發(fā),，采用匯編語言和C語言相結(jié)合的編程方式,，完成對整個(gè)測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

　　2.1 電壓數(shù)據(jù)采集子程序

　　電壓數(shù)據(jù)采集是直接通過TMS320LF2407自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC)實(shí)現(xiàn)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(yù)定標(biāo),，轉(zhuǎn)換時(shí)鐘預(yù)定標(biāo)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(shù)據(jù)被默認(rèn)存儲到ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器(RES-ULT0～7)的高10位中，因此定義1個(gè)數(shù)組,，將RESULT n中的值經(jīng)過移位還原后存儲到相應(yīng)的數(shù)組中,。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后,，則轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，對采樣得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,。電壓信號數(shù)據(jù)采集子程序的流程圖如圖5所示,。

　　2.2 頻率數(shù)據(jù)采集子程序

　　交流電壓頻率的采集是通過DSP2407的捕獲引腳，對頻率信號調(diào)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(shù)據(jù)處理部分根據(jù)相鄰時(shí)鐘差值求出其對應(yīng)的頻率值,。頻率信號數(shù)據(jù)采集子程序流程如圖6所示。

　　3 結(jié)束語

　　該系統(tǒng)是基于DSP的中頻電源測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì),，構(gòu)建了以DSP為控制核心的測試系統(tǒng),，并對電壓互感器SPT204A的外圍電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)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(diào)理的新思路,，具有結(jié)構(gòu)簡單，性能良好等優(yōu)點(diǎn),，可推廣使用到其他中頻軍用設(shè)備以及民用設(shè)備的系統(tǒng)測試中,。