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基于DSP的中频电源测试系统设计
发布时间:2017-06-17 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]目前，115V／400 Hz电源广泛应用于航空、航天等军用设备中，军用设备一般对频率精度要求较高，贴片电感因此必须对其进行测试，使其满足军用标准。本设计利用数字信号处理器(DSP)对数字信号强大的处理能力，对交流电压与频率进行测试、分析与计算，以达到对中频电源性能进行评估的目的。
1 系统硬件设计
1．1 系统硬件框图
系统的硬件框图由4部分组成：电压信号调理模块、频率信号调理模块、DSP2407最小系统和液晶显示模块，系统硬件框图如图1所示。被测信号(电压信号)经信号调理模块降压滤波后，接至DSP的ADCIN00端进行信号采集与A／D转换，而被测信号(频率信号)经信号调理模块降压、滤波且转化为同频方波后，接至DSP的CAP端进行捕获。DSP2407是整个系统的核心，其功能则是接收A／D端和捕获CAP端的信号，对其进行分析计算，最后对数据进行存储显示。
1．2 信号调理模块
被测信号电压为-115～115V，而DSP的输入要求则是0～3．3 V，因此需对被测电压信号进行调理。被测电压信号经降压、滤波等处理后，才能进入DSP进行A／D转换。电压信号调理电路如图2所示。
图2中电压传感器选用的是精密电压互感器SPT204A，输入额定电流为2 mA，额定输出电流也为2 mA。电压互感器的输入端需调节R1使输入电流为2 mA，而互感器的输出端是电流／电压转换电路，调节反馈电阻R2与R3可得所需电压。2个反接二极管起保护放大器的作用。该互感器的特点是电磁隔离、精度高、无漂移，而且对干扰具有很好的抑制作用。滤波部分为一阶低通滤波器，目的是消除对系统影响较大的高频信号。被测信号经电压互感器调理后，转化成-3～3 V的电压信号，而DS电感器厂家P2407自带的A／D转换器是单极性的，因此在互感器电路后接电压抬升电路，进一步调整电压信号，将其转化为0～3 V的电压信号后，再进行A／D转换。
频率信号调理模块的降压滤波部分与电压信号调理电路基本一致，只是不需再将电压信号抬升，而是需经过电压比较器LM311将正弦电压信号转化为同频率的方波信号，最后通过分压电路进一步调整幅值，使其适合DSP捕获端的输入范围。进一步调理电路如图3所示。
1．3 液晶显示
液晶显示器(LCD)是提供友好人机界面实现信息人机交互的关键器模压电感器件。由于LCD具有低功耗、体积小、质量轻等诸多其他显示器无法比拟的优点，它成为测量结果显示和人机对话的重要工具。本系统选用的SPRT12864M液晶显示模块是128×64点阵的图形点阵式液晶显示模块。
DSP2407与LED之间的接口电路如图4所示。其中DSP的IOPE0～IOPE7用作数据接口，与LCD模块的数据线DB绕行电感0～DB7相连，完成与LCD间的数据传送；IOPC0与RS(CS)相连，为指令／数据选择位，H为数据选择位，L为指令选择位；IOPC1与R／W脚相连，为读／写选择位，H为写信号，L为读信号；IOPC2与E相连，工作状态使能；RET是液晶显示模块的复位端，直接连接到DSP的复位引脚RS，当系统复位时，LCD同时复位；VDD接+3．3 V输入电源。
2 系统软件设计
DSP是整个测试系统的核心，而软件编程又是这一核心的灵魂。整个DSP系统在Code Composer Setup编译环境下开发，采用汇编语言和C语言相结合的编程方式，完成对整个测试系统的软件设计。
2．1 电压数据采集子程序
电压数据采集是直接通过TMS320LF2407自带的模数转换模块(ADC)实现的。首先对ADC进行初始化，确定ADC通道的级联方式，采样时间窗口预定标，转换时钟预定标等。然后启动ADC采样，对电压信号进行采集，采样8次。由于得到的数据被默认存储到ADC转换结果寄存器(RES-ULT0～7)的高10位中，因此定义1个数组，将RESULT n中的值经过移位还原后存储到相应一体成型电感器的数组中。A／D转换结束后，则转入中断服务程序，对采样得到的数据进行分析和处理。电压信号数据采集子程序的流程图如图5所示。
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