汽輪機蒸汽濕度測量系統(tǒng)的頻率跟蹤設計
4.2 頻率跟蹤的軟件設計
采用MSP430系列16位超低功耗MSP430F157系列單片機。該系列器件是德州儀器公司的超低功耗Flash型16精簡指令位高集成度單片機。其主要特點:①超低功耗。其處理器的功耗為1.8~3.6 V,0.1~400μA,250μA/MI/s;最大線輸出漏電流為50 nA,是業(yè)界最低。②矢量中斷。支持10多個中斷源,并可任意嵌套。③執(zhí)行速度快。一個時鐘周期可執(zhí)行一條指令,傳統(tǒng)的MCS51單片機要12個時鐘周期才可執(zhí)行一條指令。④高性能模擬技術及豐富的片上外圍模塊。這里頻率跟蹤系統(tǒng)主要采用MSP430F157單片機的DACl2模塊。MSP430F157單片機的DACl2_0通道有內部參考源發(fā)生器、DACl2核、數(shù)據(jù)及鎖存控制邏輯和輸出電壓緩沖器。其主要特征是具有8位和12位分辨率、內部和外部參考電壓、自校驗,以及可直接用存儲器存取等功能。DACl2寄存器包括DACl2_0CTL控制寄存器和DACl2_0DAT數(shù)據(jù)寄存器。前者用于設置DACl2_0輸出。設計中,DACl2選擇為12位分辨率,且滿量程輸出等于參考電壓,DACl2_0數(shù)模轉換的關系式為:
硬件實現(xiàn)鑒幅和鑒相;軟件控制實現(xiàn)單片機的輸出電壓。通過比較器1將鑒幅結果轉換為O和1信號.并由P1.3讀入單片機;通過比較器2將鑒相結果轉換為0和1信號,并由P1.4讀入單片機。這兩個信號共同控制DACl2_0以改變VCO的控制電壓,實現(xiàn)頻率跟蹤。DACl2_0的工作過程是:當P1.3讀入值為0時,諧振腔諧振,此時鎖定單片機的輸出電壓;當P1.3讀入值為1時,諧振腔失諧,此時需判斷P1.4的值。當P1.4=0時,增大單片機的輸出電壓,反之。減小單片機的輸出電壓。
該過程軟件設計代碼為:
該軟件設計方法可提高頻率調整速度,減少掃頻時間,從而提高整個系統(tǒng)的實時性,實現(xiàn)跟蹤系統(tǒng)的智能化。
5 結語
根據(jù)單腔微擾測濕原理,設計了自動頻率跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)可使VCO的輸出頻率與諧振腔的諧振頻率實時保持一致,這對提高整個測濕系統(tǒng)測量精度,保證整個系統(tǒng)的實時性和智能化有著重要價值和意義。
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