1 引言
激励器是为发射机提供高精度、高稳定载波的器件。目前许多激励器的控制系统因其核心器件(如MCS-51)速度和精度的限制,存在频率同步精度低,校频速度慢等问题。DSP可实现复杂控制规律、抗干扰能力强、性价比高,是实现控制激励器输出精密载波的理想选择。这里介绍以DSP器件TMS320F240为核心的激励器控制系统设计与实现。
2 控制系统原理
该激励器内5 MHz压控晶振的输出不能满足频差小于每天0.01 Hz的实际稳定性需求,因此需用标准的频率信号(简称标频)校正其晶振输出的频率(简称校频)。要提高输出频率精度,首先要处理好标频,达到其频率准确度高、抖动小、信号输出稳定、且满足幅度要求。
图l为激励器模型。该控制系统插在鉴相电路板与5 MHz压控晶振(VCX0)间,与二者组成锁相环路。锁相环路以彩色电视副载波信号(4.43 MHz)为标频,定时校对压控晶振的频率。鉴相电路输出包含晶振频差的电压Vp。校频过程中控制系统对Vp进行数据采集和数据处理,并使输出控制电压Vc加到压控晶振的电压控制端,调整各自振荡频率,使其与标频源的准确度一致。校频完成后,系统保持校频处理后的控制电压,压控晶振输出校准后的频率。
3 控制系统设计
3.1 硬件电路设计
该控制系统的硬件电路主要由TMS320F240、复位电路、12位A/D转换器与D/A转换器接口电路、键盘与LED显示接口电路、鉴相与输出的状态检测指示、微型打印机并行接口以及系统与PC机通信的串行接口等组成。其结构如图2所示。
3.1.1 TMS320F240简介
根据该系统指标和任务要求,以及系统的性能和成本,TMS320F240采用高性能的DSP内核和微处理器的片内外围设备完全满足该控制系统设计。TMS320F240是传统的微控制单元(MCU)和昂贵多片设计的一种廉价替代产品,每秒2千万条指令的处理速度,以及丰富的硬件接口资源,使其提供远远超过传统的16位微控制器和微处理器的性能。
3.1.2 MD转换接口设计
根据该系统的实际功能需求,考虑到MD转换器的性价比因素,选用MAXIM公司的MAX1296。A/D转换器的接口设计中应注意以下关键问题:
(1)MAX1296输出端与DSP的连接 A/D转换器分为内部含有和不含输出锁存器两种类型,后者通过锁存器或I/O接口与CPU相连;而前者则直接与CPU相连,本系统采用内部含有输出锁存器的MAX1296。图3为其接口电路。