基于51單片機的微波輻射計數(shù)控單元設(shè)計與實現(xiàn)

微波輻射計是用微波進行遙感，從而對地物進行探測的微波接收機，在探測大氣、海洋、植被和土壤等方面有廣泛應用，而數(shù)據(jù)處理與控制單元作為微波輻射計的重要組成部分，承擔了所有的驅(qū)動及控制功能，對時序及精度要求十分嚴格。由于系統(tǒng)對可靠性要求較高，故采用單片機作為220 GHz微波輻射計數(shù)控單元的核心，通過精確的時序控制，實現(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，該數(shù)控單元具有功耗低，采樣精度高，接口簡便等特點。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
微波輻射計結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，由檢波器輸出的模擬信號通過數(shù)控單元實現(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)時序、上下電等進行控制，在輻射計的設(shè)計中處于重要位置。

1．1 數(shù)控單元硬件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由單片機、高速A／D轉(zhuǎn)換器、程序存儲器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。通過鎖存器實現(xiàn)地址總線和數(shù)據(jù)總線的復用，同時，RAM的讀寫由讀寫控制電路來實現(xiàn)。
數(shù)控單元采用Atmel公司的AT89C51單片機作為控制器，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。同時采用AT28C256擴展程序存儲器ROM為256 KB，IDT71256擴展數(shù)據(jù)存儲器RAM為256 KB，通過鎖存器54HC573進行分時復用。
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200 KSPS。該高速A／D采用電荷重分布技術(shù)進行逐次逼近型模／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，滿足微波輻射計數(shù)控精度要求。
AT89C51串行口輸出為TTL電平。為使其與PC機標準RS 232串口通信，系統(tǒng)選用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。