基于TMS320F240 DSP的激勵器控制系統設計與實現
1 引言
激勵器是為發射機提供高精度、高穩定載波的器件。目前許多激勵器的控制系統因其核心器件(如MCS-51)速度和精度的限制,存在頻率同步精度低,校頻速度慢等問題。DSP可實現復雜控制規律、抗干擾能力強、性價比高,是實現控制激勵器輸出精密載波的理想選擇。這里介紹以DSP器件TMS320F240為核心的激勵器控制系統設計與實現。
2 控制系統原理
該激勵器內5 MHz壓控晶振的輸出不能滿足頻差小于每天0.01 Hz的實際穩定性需求,因此需用標準的頻率信號(簡稱標頻)校正其晶振輸出的頻率(簡稱校頻)。要提高輸出頻率精度,首先要處理好標頻,達到其頻率準確度高、抖動小、信號輸出穩定、且滿足幅度要求。
圖l為激勵器模型。該控制系統插在鑒相電路板與5 MHz壓控晶振(VCX0)間,與二者組成鎖相環路。鎖相環路以彩色電視副載波信號(4.43 MHz)為標頻,定時校對壓控晶振的頻率。鑒相電路輸出包含晶振頻差的電壓Vp。校頻過程中控制系統對Vp進行數據采集和數據處理,并使輸出控制電壓Vc加到壓控晶振的電壓控制端,調整各自振蕩頻率,使其與標頻源的準確度一致。校頻完成后,系統保持校頻處理后的控制電壓,壓控晶振輸出校準后的頻率。
3 控制系統設計
3.1 硬件電路設計
該控制系統的硬件電路主要由TMS320F240、復位電路、12位A/D轉換器與D/A轉換器接口電路、鍵盤與LED顯示接口電路、鑒相與輸出的狀態檢測指示、微型打印機并行接口以及系統與PC機通信的串行接口等組成。其結構如圖2所示。
3.1.1 TMS320F240簡介
根據該系統指標和任務要求,以及系統的性能和成本,TMS320F240采用高性能的DSP內核和微處理器的片內外圍設備完全滿足該控制系統設計。TMS320F240是傳統的微控制單元(MCU)和昂貴多片設計的一種廉價替代產品,每秒2千萬條指令的處理速度,以及豐富的硬件接口資源,使其提供遠遠超過傳統的16位微控制器和微處理器的性能。
3.1.2 MD轉換接口設計
根據該系統的實際功能需求,考慮到MD轉換器的性價比因素,選用MAXIM公司的MAX1296。A/D轉換器的接口設計中應注意以下關鍵問題:
(1)MAX1296輸出端與DSP的連接 A/D轉換器分為內部含有和不含輸出鎖存器兩種類型,后者通過鎖存器或I/O接口與CPU相連;而前者則直接與CPU相連,本系統采用內部含有輸出鎖存器的MAX1296。圖3為其接口電路。
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