基于單片機(jī)的微波輻射計(jì)數(shù)控單元設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
微波輻射計(jì)是用微波進(jìn)行遙感,從而對地物進(jìn)行探測的微波接收機(jī),在探測大氣、海洋、植被和土壤等方面有廣泛應(yīng)用,而數(shù)據(jù)處理與控制單元作為微波輻射計(jì)的重要組成部分,承擔(dān)了所有的驅(qū)動(dòng)及控制功能,對時(shí)序及精度要求十分嚴(yán)格。由于系統(tǒng)對可靠性要求較高,故采用單片機(jī)作為220 GHz微波輻射計(jì)數(shù)控單元的核心,通過精確的時(shí)序控制,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、天線控制、狀態(tài)提取、串口通信等功能。同時(shí),該數(shù)控單元具有功耗低,采樣精度高,接口簡便等特點(diǎn)。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/173645.htm1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
微波輻射計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,由檢波器輸出的模擬信號(hào)通過數(shù)控單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及傳輸、顯示與數(shù)據(jù)處理等功能,并對系統(tǒng)時(shí)序、上下電等進(jìn)行控制,在輻射計(jì)的設(shè)計(jì)中處于重要位置。
1.1 數(shù)控單元硬件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由單片機(jī)、高速A/D轉(zhuǎn)換器、程序存儲(chǔ)器ROM、高速靜態(tài)RAM、讀寫控制電路、通信電路等部分組成,如圖2所示。通過鎖存器實(shí)現(xiàn)地址總線和數(shù)據(jù)總線的復(fù)用,同時(shí),RAM的讀寫由讀寫控制電路來實(shí)現(xiàn)。
數(shù)控單元采用Atmel公司的AT89C51單片機(jī)作為控制器,具有4 KB閃存ROM,128 B RAM,支持電擦除1 000次,選擇工作頻率為11.059 6 MHz。同時(shí)采用AT28C256擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器ROM為256 KB,IDT71256擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM為256 KB,通過鎖存器54HC573進(jìn)行分時(shí)復(fù)用。
數(shù)據(jù)采集部分采用AD公司的16位并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD976A,采樣速率可達(dá)200 KSPS。該高速A/D采用電荷重分布技術(shù)進(jìn)行逐次逼近型模/數(shù)轉(zhuǎn)換,因而不必外加采樣保持器。電壓輸入范圍為-10~+10V,分辨率高,可做到16位不失碼,滿足微波輻射計(jì)數(shù)控精度要求。
AT89C51串行口輸出為TTL電平。為使其與PC機(jī)標(biāo)準(zhǔn)RS 232串口通信,系統(tǒng)選用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。
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