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。為了能夠方便地對頻率源的輸出進(jìn)行監(jiān)控和測試。本文給出了利用 C8051F320設(shè)計頻率源測試設(shè)備及其工裝的具體方法，利用該設(shè)計不但可以節(jié)約勞動力，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)計主要針對直接模擬合成式頻率源，所以，在此先對直接模擬式頻率源做一簡介。直接模擬式頻率源的基本原理較為簡單，它使用一只高穩(wěn)定晶振，通過對晶振頻率進(jìn)行分頻、倍頻、混頻、濾波放大來獲得需要的頻率。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，此類頻率源是按照一定的時序來控制TTL電平，進(jìn)而控制開關(guān)濾波組件，最終輸出N個頻率點(diǎn)。平時很多頻率源調(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。撥碼電路雖然簡單方便，但是測試監(jiān)控較為復(fù)雜，必須得人工操作。這樣，當(dāng)頻率點(diǎn)過多時，稍有不慎就容易出現(xiàn)錯、漏現(xiàn)象，往往還得重新測試。
2 方案設(shè)計
2．1 測試電路設(shè)計
針對上述問題，作者利用C8051F320設(shè)計出集頻率自動控制、手動控制以及顯示為一體的測試工裝，并用LED做顯示電路設(shè)計。對于C8051F320來說，實(shí)現(xiàn)自動控制是一件比較容易的事。其具體的測試電路如圖3所示。
圖3中，S2開關(guān)的通斷可以將系統(tǒng)設(shè)定為自動測試模式或手動測試模式。當(dāng)S2開關(guān)閉合時，為自動測試模式；S2開關(guān)斷開時，為手動測試模式。在自動模式下，C8051F320采用系統(tǒng)定時器，可根據(jù)需要按照程序設(shè)定的時間間隔控制I／O口，以使其按時序輸出特定的高低電平來控制38譯碼器的輸出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)按順序自動輸出所有頻點(diǎn)。
同時顯示電路將同步顯示所在的第幾點(diǎn)。本設(shè)計用了兩個38譯碼器，分別控制四擲開關(guān)與五擲開關(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)定的時間間隔為8秒。這樣，當(dāng)選擇自動控制時，測試工裝會按8秒的時間間隔逐一輸出頻點(diǎn)，而不會出現(xiàn)錯漏，而且測試人員也有充分的時間對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測記錄；在手動模式下，則采取AD采樣的方法，在V_ADIN輸入端接一旋鈕電位器，由C8051F320通過采集電位器的輸出端電壓的變化來控制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
圖4所示是本設(shè)計的顯示電路圖，通過它可以很快選出所需頻點(diǎn)。下面對顯示電路做一簡介。這里以輸出頻點(diǎn)個數(shù)為兩位來舉例說明，在實(shí)際應(yīng)用中也可以根據(jù)實(shí)際需要對圖4所示電路稍加改動。
該顯示電路采用LED動態(tài)顯示，系統(tǒng)可通過對C8051F320進(jìn)行編程來控制I／O口的輸出電平，并將控制信號接入總線驅(qū)動器D4。這里，總線驅(qū)動器可選用74LS244，以使LED實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示，在動態(tài)顯示中，可通過系統(tǒng)設(shè)定每5 ms刷新一次。引入顯示電路不但可以在自動測試模式時確保監(jiān)測到所有的頻點(diǎn)，而且能在手動測試模式時快速選擇特定的頻點(diǎn)。
2．3 測試軟件設(shè)計
測試軟件可采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，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)。整個軟件分為主程序、手動功能模塊和自動功能模塊子程序。程序設(shè)計可采用多線程思想來將實(shí)現(xiàn)的功能分解為A／D采樣、自動輸出和外設(shè)顯示3個主要任務(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，輸出相應(yīng)頻點(diǎn)；自動輸出主要靠定時器來完成，當(dāng)時間間隔到達(dá)系統(tǒng)設(shè)定的8 s時，自動輸出下一待測頻點(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
本文講述了C8051F320在頻率源測試中的應(yīng)用，結(jié)合本文的測試原理，或根據(jù)需要稍加改動，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，可有效避免人為錯誤，大大提高工作效率，實(shí)用性極強(qiáng)。