C8051F320在頻率源測(cè)試中的應(yīng)用

0 引言
    頻率源，顧名思義，就是產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率點(diǎn)的源，是很多工業(yè)甚至軍事領(lǐng)域中非常重要的組成部分。為了能夠方便地對(duì)頻率源的輸出進(jìn)行監(jiān)控和測(cè)試。本文給出了利用C8051F320設(shè)計(jì)頻率源測(cè)試設(shè)備及其工裝的具體方法，利用該設(shè)計(jì)不但可以節(jié)約勞動(dòng)力，而且可使工作更加高效便捷。

1 直接模擬頻率源分析
    由于本設(shè)計(jì)主要針對(duì)直接模擬合成式頻率源，所以，在此先對(duì)直接模擬式頻率源做一簡(jiǎn)介。直接模擬式頻率源的基本原理較為簡(jiǎn)單，它使用一只高穩(wěn)定晶振，通過(guò)對(duì)晶振頻率進(jìn)行分頻、倍頻、混頻、濾波放大來(lái)獲得需要的頻率。其原理框圖如圖1所示。

    由圖1可以看出，想要控制頻率源的輸出，只要控制選頻單元的輸出即可。下面簡(jiǎn)單介紹直接模擬合成式頻率源的選頻單元。在這種結(jié)構(gòu)頻率源中，選頻單元一般可由開(kāi)關(guān)濾波組件構(gòu)成。圖2所示是選頻單元的組成框圖。結(jié)合圖2可知，此類(lèi)頻率源是按照一定的時(shí)序來(lái)控制TTL電平，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)濾波組件，最終輸出N個(gè)頻率點(diǎn)。平時(shí)很多頻率源調(diào)試中使用的控制工裝大部分都是利用撥碼電路實(shí)現(xiàn)的。撥碼電路雖然簡(jiǎn)單方便，但是測(cè)試監(jiān)控較為復(fù)雜，必須得人工操作。這樣，當(dāng)頻率點(diǎn)過(guò)多時(shí)，稍有不慎就容易出現(xiàn)錯(cuò)、漏現(xiàn)象，往往還得重新測(cè)試。

2 方案設(shè)計(jì)
2．1 測(cè)試電路設(shè)計(jì)
    針對(duì)上述問(wèn)題，作者利用C8051F320設(shè)計(jì)出集頻率自動(dòng)控制、手動(dòng)控制以及顯示為一體的測(cè)試工裝，并用LED做顯示電路設(shè)計(jì)。對(duì)于C8051F320來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制是一件比較容易的事。其具體的測(cè)試電路如圖3所示。

    圖3中，S2開(kāi)關(guān)的通斷可以將系統(tǒng)設(shè)定為自動(dòng)測(cè)試模式或手動(dòng)測(cè)試模式。當(dāng)S2開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，為自動(dòng)測(cè)試模式；S2開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，為手動(dòng)測(cè)試模式。在自動(dòng)模式下，C8051F320采用系統(tǒng)定時(shí)器，可根據(jù)需要按照程序設(shè)定的時(shí)間間隔控制I／O口，以使其按時(shí)序輸出特定的高低電平來(lái)控制38譯碼器的輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)按順序自動(dòng)輸出所有頻點(diǎn)。
    同時(shí)顯示電路將同步顯示所在的第幾點(diǎn)。本設(shè)計(jì)用了兩個(gè)38譯碼器，分別控制四擲開(kāi)關(guān)與五擲開(kāi)關(guān)的輸出。在本雷達(dá)系統(tǒng)中，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定的時(shí)間間隔為8秒。這樣，當(dāng)選擇自動(dòng)控制時(shí)，測(cè)試工裝會(huì)按8秒的時(shí)間間隔逐一輸出頻點(diǎn)，而不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)漏，而且測(cè)試人員也有充分的時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄；在手動(dòng)模式下，則采取AD采樣的方法，在V_ADIN輸入端接一旋鈕電位器，由C8051F320通過(guò)采集電位器的輸出端電壓的變化來(lái)控制I／O口，進(jìn)而控制38譯碼器以選擇當(dāng)前輸出頻點(diǎn)。
2．2 顯示電路設(shè)計(jì)
    圖4所示是本設(shè)計(jì)的顯示電路圖，通過(guò)它可以很快選出所需頻點(diǎn)。下面對(duì)顯示電路做一簡(jiǎn)介。這里以輸出頻點(diǎn)個(gè)數(shù)為兩位來(lái)舉例說(shuō)明，在實(shí)際應(yīng)用中也可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)圖4所示電路稍加改動(dòng)。

    該顯示電路采用LED動(dòng)態(tài)顯示，系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)C8051F320進(jìn)行編程來(lái)控制I／O口的輸出電平，并將控制信號(hào)接入總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器D4。這里，總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器可選用74LS244，以使LED實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，在動(dòng)態(tài)顯示中，可通過(guò)系統(tǒng)設(shè)定每5 ms刷新一次。引入顯示電路不但可以在自動(dòng)測(cè)試模式時(shí)確保監(jiān)測(cè)到所有的頻點(diǎn)，而且能在手動(dòng)測(cè)試模式時(shí)快速選擇特定的頻點(diǎn)。
2．3 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)
    測(cè)試軟件可采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣，各功能模塊子程序相互獨(dú)立，調(diào)試方便，易于維護(hù)。整個(gè)軟件分為主程序、手動(dòng)功能模塊和自動(dòng)功能模塊子程序。程序設(shè)計(jì)可采用多線(xiàn)程思想來(lái)將實(shí)現(xiàn)的功能分解為A／D采樣、自動(dòng)輸出和外設(shè)顯示3個(gè)主要任務(wù)，其中A/D采樣采用數(shù)值判斷進(jìn)行控制，當(dāng)采集電壓達(dá)到某一特定值時(shí)，輸出相應(yīng)頻點(diǎn)；自動(dòng)輸出主要靠定時(shí)器來(lái)完成，當(dāng)時(shí)間間隔到達(dá)系統(tǒng)設(shè)定的8 s時(shí)，自動(dòng)輸出下一待測(cè)頻點(diǎn)。主程序主要完成系統(tǒng)的初始化，然后循環(huán)執(zhí)行子程序。圖5所示是本系統(tǒng)的程序流程圖。

3 結(jié)束語(yǔ)
    本文講述了C8051F320在頻率源測(cè)試中的應(yīng)用，結(jié)合本文的測(cè)試原理，或根據(jù)需要稍加改動(dòng)，即可用于多種頻率源甚至其他領(lǐng)域。由于C8051F320單片機(jī)的引入，可有效避免人為錯(cuò)誤，大大提高工作效率，實(shí)用性極強(qiáng)。