基于DSP的中頻電源測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前，115V／400 Hz電源廣泛應(yīng)用于航空、航天等軍用設(shè)備中，軍用設(shè)備一般對(duì)頻率精度要求較高，因此必須對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，使其滿足軍用標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)利用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì)數(shù)字信號(hào)強(qiáng)大的處理能力，對(duì)交流電壓與頻率進(jìn)行測(cè)試、分析與計(jì)算，以達(dá)到對(duì)中頻電源性能進(jìn)行評(píng)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(hào)調(diào)理模塊、頻率信號(hào)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(cè)信號(hào)(電壓信號(hào))經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊降壓濾波后，接至DSP的ADCIN00端進(jìn)行信號(hào)采集與A／D轉(zhuǎn)換，而被測(cè)信號(hào)(頻率信號(hào))經(jīng)信號(hào)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(hào)，對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算，最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)顯示。

　　1．2 信號(hào)調(diào)理模塊

　　被測(cè)信號(hào)電壓為-115～115V，而DSP的輸入要求則是0～3．3 V，因此需對(duì)被測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。被測(cè)電壓信號(hào)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(hào)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(wú)漂移，而且對(duì)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(duì)系統(tǒng)影響較大的高頻信號(hào)。被測(cè)信號(hào)經(jīng)電壓互感器調(diào)理后，轉(zhuǎn)化成-3～3 V的電壓信號(hào)，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(hào)，將其轉(zhuǎn)化為0～3 V的電壓信號(hào)后，再進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。

　　頻率信號(hào)調(diào)理模塊的降壓濾波部分與電壓信號(hào)調(diào)理電路基本一致，只是不需再將電壓信號(hào)抬升，而是需經(jīng)過(guò)電壓比較器LM311將正弦電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為同頻率的方波信號(hào)，最后通過(guò)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(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它成為測(cè)量結(jié)果顯示和人機(jī)對(duì)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(xiě)選擇位，H為寫(xiě)信號(hào)，L為讀信號(hào)；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。