目前，115V／400 Hz電源廣泛應(yīng)用于航空、航天等軍用設(shè)備中，軍用設(shè)備一般對頻率精度要求較高，因此必須對其進(jìn)行測試，使其滿足軍用標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計利用數(shù)字信號處理器(DSP)對數(shù)字信號強大的處理能力，對交流電壓與頻率進(jìn)行測試、分析與計算，以達(dá)到對中頻電源性能進(jìn)行評估的目的。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　1．1 系統(tǒng)硬件框圖

　　系統(tǒng)的硬件框圖由4部分組成：電壓信號調(diào)理模塊、頻率信號調(diào)理模塊、DSP2407最小系統(tǒng)和液晶顯示模塊，系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。被測信號(電壓信號)經(jīng)信號調(diào)理模塊降壓濾波后，接至DSP的ADCIN00端進(jìn)行信號采集與A／D轉(zhuǎn)換，而被測信號(頻率信號)經(jīng)信號調(diào)理模塊降壓、濾波且轉(zhuǎn)化為同頻方波后，接至DSP的CAP端進(jìn)行捕獲。DSP2407是整個系統(tǒng)的核心，其功能則是接收A／D端和捕獲CAP端的信號，對其進(jìn)行分析計算，最后對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲顯示。

　　1．2 信號調(diào)理模塊

　　被測信號電壓為-115～115V，而DSP的輸入要求則是0～3．3 V，因此需對被測電壓信號進(jìn)行調(diào)理。被測電壓信號經(jīng)降壓、濾波等處理后，才能進(jìn)入DSP進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。電壓信號調(diào)理電路如圖2所示。

　　圖2中電壓傳感器選用的是精密電壓互感器SPT204A，輸入額定電流為2 mA，額定輸出電流也為2 mA。電壓互感器的輸入端需調(diào)節(jié)R1使輸入電流為2 mA，而互感器的輸出端是電流／電壓轉(zhuǎn)換電路，調(diào)節(jié)反饋電阻R2與R3可得所需電壓。2個反接二極管起保護(hù)放大器的作用。該互感器的特點是電磁隔離、精度高、無漂移，而且對干擾具有很好的抑制作用。濾波部分為一階低通濾波器，目的是消除對系統(tǒng)影響較大的高頻信號。被測信號經(jīng)電壓互感器調(diào)理后，轉(zhuǎn)化成-3～3 V的電壓信號，而DSP2407自帶的A／D轉(zhuǎn)換器是單極性的，因此在互感器電路后接電壓抬升電路，進(jìn)一步調(diào)整電壓信號，將其轉(zhuǎn)化為0～3 V的電壓信號后，再進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。

　　頻率信號調(diào)理模塊的降壓濾波部分與電壓信號調(diào)理電路基本一致，只是不需再將電壓信號抬升，而是需經(jīng)過電壓比較器LM311將正弦電壓信號轉(zhuǎn)化為同頻率的方波信號，最后通過分壓電路進(jìn)一步調(diào)整幅值，使其適合DSP捕獲端的輸入范圍。進(jìn)一步調(diào)理電路如圖3所示。

　　1．3 液晶顯示

　　液晶顯示器(LCD)是提供友好人機界面實現(xiàn)信息人機交互的關(guān)鍵器件。由于LCD具有低功耗、體積小、質(zhì)量輕等諸多其他顯示器無法比擬的優(yōu)點，它成為測量結(jié)果顯示和人機對話的重要工具。本系統(tǒng)選用的SPRT12864M液晶顯示模塊是128×64點陣的圖形點陣式液晶顯示模塊。

　　DSP2407與LED之間的接口電路如圖4所示。其中DSP的IOPE0～I(xiàn)OPE7用作數(shù)據(jù)接口，與LCD模塊的數(shù)據(jù)線DB0～DB7相連，完成與LCD間的數(shù)據(jù)傳送；IOPC0與RS(CS)相連，為指令／數(shù)據(jù)選擇位，H為數(shù)據(jù)選擇位，L為指令選擇位；IOPC1與R／W腳相連，為讀／寫選擇位，H為寫信號，L為讀信號；IOPC2與E相連，工作狀態(tài)使能；RET是液晶顯示模塊的復(fù)位端，直接連接到DSP的復(fù)位引腳RS，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時，LCD同時復(fù)位；VDD接+3．3 V輸入電源。