基于TMS320F240 DSP的激勵(lì)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引言
激勵(lì)器是為發(fā)射機(jī)提供高精度、高穩(wěn)定載波的器件。目前許多激勵(lì)器的控制系統(tǒng)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(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制規(guī)律、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高，是實(shí)現(xiàn)控制激勵(lì)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(lì)器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

2 控制系統(tǒng)原理
該激勵(lì)器內(nèi)5 MHz壓控晶振的輸出不能滿足頻差小于每天0．01 Hz的實(shí)際穩(wěn)定性需求，因此需用標(biāo)準(zhǔn)的頻率信號(hào)(簡(jiǎn)稱標(biāo)頻)校正其晶振輸出的頻率(簡(jiǎn)稱校頻)。要提高輸出頻率精度，首先要處理好標(biāo)頻，達(dá)到其頻率準(zhǔn)確度高、抖動(dòng)小、信號(hào)輸出穩(wěn)定、且滿足幅度要求。
圖l為激勵(lì)器模型。該控制系統(tǒng)插在鑒相電路板與5 MHz壓控晶振(VCX0)間，與二者組成鎖相環(huán)路。鎖相環(huán)路以彩色電視副載波信號(hào)(4．43 MHz)為標(biāo)頻，定時(shí)校對(duì)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(tǒng)對(duì)Vp進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，并使輸出控制電壓Vc加到壓控晶振的電壓控制端，調(diào)整各自振蕩頻率，使其與標(biāo)頻源的準(zhǔn)確度一致。校頻完成后，系統(tǒng)保持校頻處理后的控制電壓，壓控晶振輸出校準(zhǔn)后的頻率。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3．1 硬件電路設(shè)計(jì)
該控制系統(tǒng)的硬件電路主要由TMS320F240、復(fù)位電路、12位A／D轉(zhuǎn)換器與D／A轉(zhuǎn)換器接口電路、鍵盤與LED顯示接口電路、鑒相與輸出的狀態(tài)檢測(cè)指示、微型打印機(jī)并行接口以及系統(tǒng)與PC機(jī)通信的串行接口等組成。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3．1．1 TMS320F240簡(jiǎn)介
根據(jù)該系統(tǒng)指標(biāo)和任務(wù)要求，以及系統(tǒng)的性能和成本，TMS320F240采用高性能的DSP內(nèi)核和微處理器的片內(nèi)外圍設(shè)備完全滿足該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。TMS320F240是傳統(tǒng)的微控制單元(MCU)和昂貴多片設(shè)計(jì)的一種廉價(jià)替代產(chǎn)品，每秒2千萬(wàn)條指令的處理速度，以及豐富的硬件接口資源，使其提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的16位微控制器和微處理器的性能。
3．1．2 MD轉(zhuǎn)換接口設(shè)計(jì)
根據(jù)該系統(tǒng)的實(shí)際功能需求，考慮到MD轉(zhuǎn)換器的性價(jià)比因素，選用MAXIM公司的MAX1296。A／D轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下關(guān)鍵問題：
(1)MAX1296輸出端與DSP的連接 A/D轉(zhuǎn)換器分為內(nèi)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(tǒng)采用內(nèi)部含有輸出鎖存器的MAX1296。圖3為其接口電路。