基于TMS320F240 DSP的激励器控制系统设计

出处：电子设计工程发布于：2011-06-08 19:24:05

　　1 引言

　　激励器是为发射机提供高、高稳定载波的器件。目前许多激励器的控制系统因其器件速度和的限制，存在频率同步低，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为的激励器控制系统设计与实现。该系统采用TMS320F240型DSP实现数据采集、数数模转换、信号检测与控制等功能，校正激励器中晶振输出载波的频率。以提高激励器输出的性和稳定性。

　　激励器是一种谐波发生器，利用人的心理声学特性，对声音信号进行修饰和美化的声处理设备。通过给声音增加高频谐波成分等多种方法，可以改善音质、音色、提高声音的穿透力，增加声音的空间感。现代激励器不仅可以创造出高频谐波，而且还具有低频扩展和音乐风格等功能，使低音效果更加完美、音乐更具表现力。使用激励器提高声音的清晰度，可懂性和表现力。使声音更加悦耳动听，降低听激励器音疲劳，增加响度。

　　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校正其晶振输出的频率。要提高输出频率，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，二者组成锁相环路。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 是美国Texas Instrument 公司制造的专门用于满足控制方面需要DSP 芯片。它的内部集成了高性能的DSP 核和片内外设模块，使用1片这样的DSP 即可解决原来利用多个器件和MCU 单片机还难以完成的任务。

　　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。图3为其接口电路。

　　（2）MAX1296的启动方式 A／D转换器需外加启动信号才能开始工作，具有脉冲和电平两种启动方式。

　　3.1.3 其他硬件电路设计

　　系统处理后的控制电压值通过RC-232接口传到PC机内，以供维护人员参考；并可直接送入微型打印机。若鉴相和输出偏离过大，则系统告警指示，维护人员通过键盘输入经验电压值控制晶振。

　　3.2 软件程序设计

　　TMS320F240具有丰富的汇编指令系统，侧重于数字运算、信号处理以及高速测控等通用目的的应用。该控制系统在软件设计中用到外中断、软件定时器中断、模数转换中断等。具体包括主程序及键盘处理、时钟处理、定时校频等子程序。主程序中，CPU首先初始化时钟、工作状态显示、输出控制电压和有关寄存器等。若到达定时时间，则执行定时校频子程序，否则循环执行主程序。图4为其主程序流程。校频子程序的部分程序段如下：