C8051F320在頻率源測試中的應用

0 引言

　　頻率源，顧名思義，就是產生基準頻率點的源，是很多工業甚至軍事領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行監控和測試。本文給出了利用 C8051F320設計頻率源測試設備及其工裝的具體方法，利用該設計不但可以節約勞動力，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，它使用一只高穩定晶振，通過對晶振頻率進行分頻、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。在這種結構頻率源中，選頻單元一般可由開關濾波組件構成。圖2所示是選頻單元的組成框圖。結合圖2可知，此類頻率源是按照一定的時序來控制TTL電平，進而控制開關濾波組件，最終輸出N個頻率點。平時很多頻率源調試中使用的控制工裝大部分都是利用撥碼電路實現的。撥碼電路雖然簡單方便，但是測試監控較為復雜，必須得人工操作。這樣，當頻率點過多時，稍有不慎就容易出現錯、漏現象，往往還得重新測試。

　　2 方案設計

　　2．1 測試電路設計

　　針對上述問題，作者利用C8051F320設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做顯示電路設計。對于C8051F320來說，實現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開關的通斷可以將系統設定為自動測試模式或手動測試模式。當S2開關閉合時，為自動測試模式；S2開關斷開時，為手動測試模式。在自動模式下，C8051F320采用系統定時器，可根據需要按照程序設定的時間間隔控制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，進而實現按順序自動輸出所有頻點。

　　同時顯示電路將同步顯示所在的第幾點。本設計用了兩個38譯碼器，分別控制四擲開關與五擲開關的輸出。在本雷達系統中，結合實際工作經驗，設定的時間間隔為8秒。這樣，當選擇自動控制時，測試工裝會按8秒的時間間隔逐一輸出頻點，而不會出現錯漏，而且測試人員也有充分的時間對數據進行監測記錄；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，進而控制38譯碼器以選擇當前輸出頻點。

　　2．2 顯示電路設計

　　圖4所示是本設計的顯示電路圖，通過它可以很快選出所需頻點。下面對顯示電路做一簡介。這里以輸出頻點個數為兩位來舉例說明，在實際應用中也可以根據實際需要對圖4所示電路稍加改動。

該顯示電路采用LED動態顯示，系統可通過對C8051F320進行編程來控制I／O口的輸出電平，并將控制信號接入總線驅動器D4。這里，總線驅動器可選用74LS244，以使LED實現動態顯示，在動態顯示中，可通過系統設定每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測到所有的頻點，而且能在手動測試模式時快速選擇特定的頻點。

　　2．3 測試軟件設計

　　測試軟件可采用模塊化結構設計，這樣，各功能模塊子程序相互獨立，調試方便，易于維護。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。程序設計可采用多線程思想來將實現的功能分解為A／D采樣、自動輸出和外設顯示3個主要任務，其中A/D采樣采用數值判斷進行控制，當采集電壓達到某一特定值時，輸出相應頻點；自動輸出主要靠定時器來完成，當時間間隔到達系統設定的8 s時，自動輸出下一待測頻點。主程序主要完成系統的初始化，然后循環執行子程序。圖5所示是本系統的程序流程圖。

　　3 結束語

　　本文講述了C8051F320在頻率源測試中的應用，結合本文的測試原理，或根據需要稍加改動，即可用于多種頻率源甚至其他領域。由于C8051F320單片機的引入，可有效避免人為錯誤，大大提高工作效率，實用性極強。