基于DSP的低頻頻率特性測試儀

因為系統是對電網絡進行實時測量，在測量過程中要采集大量的數據，對這些數據還需要進行數字濾波等方法來提高準確度，所以系統必然需要大數據量的運算，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作為數據處理電路的核心，考慮到系統成本因素采用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，先確定完成設計功能所需邏輯資源的多少，本系統對CPLD所要完成的功能經仿真、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)接受單片機系統來的各種控制命令，并通過EPM7128STC控制掃頻信號源中的時鐘發生器NBCl24 39、DDS芯片AD7008和可控增益放大器AD8369產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轉換器ADS8364進行信號檢測；據輸入信號頻率對兩個MC12080的分頻比進行控制；選通D觸發器讀入相位極性。
2．3．2 看門狗電路設計
由于本系統是一個獨立的系統，且DSP系統的工作時鐘頻率較高，在運行時極有可能發生干擾和被干擾，嚴重時系統可能會出現死機現象，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的處理。硬件上最有效的保護措施通常采用具有監視功能(WATCHDOG)的自動復位電路。
其基本原理為：電路提供一個用于監視系統運行的信號，當系統運行正常時，應在規定的時間范圍內給監視線一個高低電平發生變化的信號，如果在規定的時間內這個信號不發生變化，自動復位系統就認為系統運行不正常并重新對系統進行復位。本系統采用MAXIM公司的微處理監視電路MAX706-T實現對系統的監視，電路如圖5所示。

2．4 單片機系統設計
本系統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、標準串行接口、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口接到打印機數據線，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，液晶顯示器的數據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 系統軟件設計
系統電路的軟件設計包括DSP軟件設計和CPLD的軟件設計。
3．1 DSP軟件設計
DSP軟件的設計使用了TI公司的CCS開發工具，通過DSP仿真器進行調試，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中得到各種設置參數和命令，并根據這些參數和命令進行相應設置和相應操作，并將采集的數據處理后送單片機系統顯示。另外還要照看看門狗。其程序流程圖如圖7所示。

3．1．1 主程序設計
系統上電后，TMS320VC5409內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部SRAM中。源程序占據FLASH的低32 K地址空間0000H～7FFFH，同時映射在DSP外部數據存儲空間8000H～FFFFH。加載過程中DSP軟件上自動設置7個等待周期，可保證數據存取正確。加載完畢程序開始順序執行，首先設置定時器，開定時器中斷，使其在每低于0．8 s的時間內產生一次中斷，在定時器中斷子程序中設置專用輸出管腳XF,使看門狗的輸入端定時產生變化，否則其將產生DSP的RESET信號。然后，對系統進行初始化，初始化結束后。為了降低系統功耗可使DSP進入空轉狀態(IDLE)，直到中斷發生。程序流程如圖8所示。