摘要 针对地震勘探中可控震源信号的高精度需求，提出了一种根据DSP线性扫频信号源的体系软硬件规划计划。该办法进步了扫频信号源的精度和波形安稳性，减小了波形的失真，且体系作业安稳牢靠，操作简略有用，具有杰出的使用远景。
可控震源是一种地震勘探信号激起设备，在石油勘探中具有施工成本低、安全环保、施工安排灵敏、激起信号可人为操控等长处。国内外地震施工中可控震源的使用较遍及，除水域、沼地、直升飞机支撑的山地之外，只需震源能驶入的区域均要求用可控震源施工。可控震源中的扫描信号发生器坐落体系的最前端，其性能指标直接影响着电源搅扰引起的谐波畸变，对地震材料质量和分辨率发生较大影响，而怎么进步其幅值和频率精度是规划要害。
1 硬件规划
1.1 概述
体系的主要功用是完结模仿的扫频信号源，其主要原理为首要通过按键中止或上位机中止操控DSP芯片TMS320F2812发生线性数字扫频信号，然后将此信号送入D/A芯片DAC8565中进行数模转化输出线性模仿扫频信号，经信号调度后输出体系，得到所需的信号源，其硬件流程方框图如图1所示。
其间，按键中止通过GPIO及PIE的中止完结，上位机中止通过TMS320F2812的SCI模块中止完结。DSP芯片TMS320F2812发生的数字信号通过其SPI模块传输到D/A转化芯片的DAC8565中进行数模转化。
1.2 TMS320F2812最小体系
一个典型的DSP最小体系，包含DSP芯片、电源电路、复位电路、时钟电路及串口通讯电路等。
(1)电源及复位电路规划。DSP体系一般选用多电源体系，电源及复位电路的规划关于体系性能有重要影响。DSP最小体系由5 V电源供电，因为DSP芯片供电电压为3.3 V，所以在规划电路时，需将5 V电源转化为3.3 V给CPU供电，本文选用TI公司的TPS767D318电源芯片。该芯片归于线性降压型直流改换芯片，由5 V电源可一起发生3.3 V、1.8 V或2.5 V两种不同的电压，其最大输出电流为1 000 mA，可一起满意一片DSP芯片和少数外围电路的供电需求。该芯片的电源监控及复位办理功用也满意体系要求。
(2)时钟电路规划。TMS320F2812 DSP的时钟有内接和外接两种办法。若选用内部振荡器，则有必要在X1/XCLKIN和X2这两个引脚之间衔接石英晶振。若选用外部时钟，可将输入时钟信号直接连到X1/CI。
KIN引脚上，X2悬空。本文选用外部有源时钟办法，用一个3.3 V供电的30 MHz有源晶振，并通过编程完结F2812的最高作业频率150 MHz。
(3)DSP的串行接口规划。TMS320F2812中SCI接口的TTL电平缓PC机的RS-232C电平不兼容，这就要求接口规划时有必要考虑电平转化。规划选用MAX232N驱动芯片进行串行通讯，其契合RS-232规范，功耗低、集成度高、+5 V供电，具有两个接纳和发送通道、并与TMS320 F2812的两个SCI接口匹配。
1.3 按键中止
如图2所示，体系中止部分有4个按键，分别为S1、S2、S3、S4，其功用分别为开端扫频输出/停止扫频输出、开端扫描频率设置/停止扫描频率设置、频率添加及频率减小。第一次按下S1时体系开端扫频输出，第2次按下S1时体系停止扫频输出。第一次按下S2时进行体系开端扫描频率设置，第2次按下S2时进行体系停止扫描频率设置。每按下S3一次，扫描频率添加必定值，同理，每按下S4一次，扫描频率减小必定值。
每逢有按键按下时，将形成XINT1有一次电平跳变，通过TMS320F2812芯片读取该跳变，发动GPIO口读取按键信息，并通过相关判别程序判别哪个按键被按下，然后则进入相应按键的功用完结程序，以完结按键中止。
1.4 上位机中止
体系除了可选用按键中止操控扫频信号源外，还可通过DSP芯片TMS320F2812的SCI口衔接的上位机进行操控。其相关的接口原理如图3所示。
1.5 接口规划
经TMS320F2812发生的线性数字扫频信号有必要经数模转化后才可得到线性模仿扫频信号。规划选用D/A转化器的芯片是DAC8565，其是一种低功耗、4通道、16位精度电压输出型数字模仿转化器，器材内部集成2.5 V，2 ppm/℃的内部参阅电源，且还集成了串行SPI通讯口，其时钟速率可达50 MHz。
体系由TMS320F2812发生的数字扫频信号经SPI接口传入DAC8565的数字信号输入端口，再通过数模转化输出模仿信号，并由信号调度通道输出所需的模仿扫频信号。
2 软件规划
2.1 线性扫频信号原理
理论上，线性扫频信号的频率随时间线性改变，其可表示为
式中，F1为扫描开端频率;F2真为扫描终了频率;T为扫描持续时间。在该表达式中未考虑START TAPER和END TAPER时段。
而实践使用中，则有必要有TAPER段。其数学表达式为
式中，TD为扫频长度;T1为开端扫频时窗长度。
2.2 按键中止
按键中止部分通过其呼应程序对XINT1口有无电平跳动进行判别，以保证是否有按键被按下。若有按键按下，TMS320F2812芯片中对应按键功用的完结程序将会被发动，然后完结相应按键的功用，完结按键中止，其流程如图4所示。
2.3 上位机中止
上位机中止部分，可通过ARM开发板或PC机与TMS320F2812芯片进行SCI口通讯完结中止操控。当上位机为PC机时，可通过软件编程结构如图5所示的上位机操控界面。并通过鼠标和键盘在界面进步行相应操作来操控扫频信号源的作业。
2.4 数模转化部分
此部分为体系重要组成部分，功用是将体系前端发生的数字扫频信号进行数模转化，并进行信号调度，然后输出体系所需的模仿扫频信号。其间TMS320F2812发生的数字扫频信号经其SPI口输出并传送至数模转化芯片DAC8565的数字信号输入端口，在DAC8565中经数模转化后得到模仿扫频信号，再通过调度通道对其进行幅值缩放和过滤处理使其输出幅值为所需规模，且使其波形信号的变形部分大幅消减，然后使波形失真度更小。其主要进程如图6所示。
3 体系仿真
设置开端频率6 Hz，停止频率80 Hz，时窗为0.5 s。经仿真得到成果如下。
由上图可知，经上述办法发生的线性扫频信号的频率输出线性度好、精度高、波形安稳、失真小且抗搅扰能力强，且对该扫频信号发生器的操作便利，运转较为安稳，满意工程使用要求。
4 结束语
本文提出了一种根据DSP渠道线性扫频信号发生器的完结计划，具体介绍了规划原理，论说了规划进程中所需完结的要害内容。使用DSP快速的运算速度，实时发生线性扫频信号。体系以型号为TMS320F2812的DSP芯片作为运算处理及中止呼应芯片来发生数字量扫频信号，并使用D/A转化器DAC8565进行数模转化，然后经信号调度输出模仿扫频信号，该新式扫频信号发生器的发展远景宽广。
