C8051F320在频率源测试中的应用

频率源，顾名思义，就是产生基准频率点的源，是很多工业甚至军事领域中非常重要的组成部分。为了能够方便地对频率源的输出进行监控和测试。本文给出了利用C8051F320设计频率源测试设备及其工装的具体方法，利用该设计不但可以节约劳动力，而且可使工作更加高效便捷。

1 直接模拟频率源分析

由于本设计主要针对直接模拟合成式频率源，所以，在此先对直接模拟式频率源做一简介。直接模拟式频率源的基本原理较为简单，它使用一只高稳定晶振，通过对晶振频率进行分频、倍频、混频、滤波放大来获得需要的频率。其原理框图如图1所示。



由图1可以看出，想要控制频率源的输出，只要控制选频单元的输出即可。下面简单介绍直接模拟合成式频率源的选频单元。在这种结构频率源中，选频单元一般可由开关滤波组件构成。图2所示是选频单元的组成框图。结合图2可知，此类频率源是按照一定的时序来控制TTL电平，进而控制开关滤波组件，最终输出N个频率点。平时很多频率源调试中使用的控制工装大部分都是利用拨码电路实现的。拨码电路虽然简单方便，但是测试监控较为复杂，必须得人工操作。这样，当频率点过多时，稍有不慎就容易出现错、漏现象，往往还得重新测试。



2 方案设计

2．1 测试电路设计

针对上述问题，作者利用C8051F320设计出集频率自动控制、手动控制以及显示为一体的测试工装，并用LED做显示电路设计。对于C8051F320来说，实现自动控制是一件比较容易的事。其具体的测试电路如图3所示。



图3中，S2开关的通断可以将系统设定为自动测试模式或手动测试模式。当S2开关闭合时，为自动测试模式；S2开关断开时，为手动测试模式。在自动模式下，C8051F320采用系统定时器，可根据需要按照程序设定的时间间隔控制I／O口，以使其按时序输出特定的高低电平来控制38译码器的输出，进而实现按顺序自动输出所有频点。

同时显示电路将同步显示所在的第几点。本设计用了两个38译码器，分别控制四掷开关与五掷开关的输出。在本雷达系统中，结合实际工作经验，设定的时间间隔为8秒。这样，当选择自动控制时，测试工装会按8秒的时间间隔逐一输出频点，而不会出现错漏，而且测试人员也有充分的时间对数据进行监测记录；在手动模式下，则采取AD采样的方法，在V_ADIN输入端接一旋钮电位器，由C8051F320通过采集电位器的输出端电压的变化来控制I／O口，进而控制38译码器以选择当前输出频点。

2．2 显示电路设计

图4所示是本设计的显示电路图，通过它可以很快选出所需频点。下面对显示电路做一简介。这里以输出频点个数为两位来举例说明，在实际应用中也可以根据实际需要对图4所示电路稍加改动。



该显示电路采用LED动态显示，系统可通过对C8051F320进行编程来控制I／O口的输出电平，并将控制信号接入总线驱动器D4。这里，总线驱动器可选用74LS244，以使LED实现动态显示，在动态显示中，可通过系统设定每5 ms刷新一次。引入显示电路不但可以在自动测试模式时确保监测到所有的频点，而且能在手动测试模式时快速选择特定的频点。

2．3 测试软件设计

测试软件可采用模块化结构设计，这样，各功能模块子程序相互独立，调试方便，易于维护。整个软件分为主程序、手动功能模块和自动功能模块子程序。程序设计可采用多线程思想来将实现的功能分解为A／D采样、自动输出和外设显示3个主要任务，其中A/D采样采用数值判断进行控制，当采集电压达到某一特定值时，输出相应频点；自动输出主要靠定时器来完成，当时间间隔到达系统设定的8 s时，自动输出下一待测频点。主程序主要完成系统的初始化，然后循环执行子程序。图5所示是本系统的程序流程图。



3 结束语

本文讲述了C8051F320在频率源测试中的应用，结合本文的测试原理，或根据需要稍加改动，即可用于多种频率源甚至其他领域。由于C8051F320单片机的引入，可有效避免人为错误，大大提高工作效率，实用性极强。