基于51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)
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1．2．1 數(shù)據(jù)采集
單片機(jī)初始化完畢后，通過片選信號選中A／D轉(zhuǎn)換器，把RAM的控制權(quán)交給采集電路。AD976A進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，置CS引腳固定為低電平，則轉(zhuǎn)換時序由 R／C信號的下降沿控制，信號脈沖寬度至少為50 ns。當(dāng)R／C變?yōu)榈碗娖綍r，BUSY信號也變?yōu)榈碗娖?，?biāo)志轉(zhuǎn)換結(jié)束，則移位府存器中的數(shù)據(jù)被更新的二進(jìn)制補(bǔ)碼替代。設(shè)計(jì)中，由于256 KB數(shù)據(jù)存儲器僅需要15位地址A0～A14，則使用A15與RD，WR共同作為控制線，使A／D轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)存儲交替工作。當(dāng)A15低電平時，選通數(shù)據(jù)存儲器IDT71256，此時CS為高電平，則AD976A停止工作；當(dāng)A15為高電平時，通過與非邏輯電路使CS為低電平，選通AD976A，并通過WR 的變化提供R／C下降沿，這樣可以通過軟件延時精確控制采樣率。
1．2．2 總線控制
在數(shù)控單元硬件結(jié)構(gòu)中，采用P0口提供數(shù)據(jù)總線和地址總線，當(dāng)ALE輸出信號為高電平時，P0口，輸出數(shù)據(jù)鎖存入總線驅(qū)動器中地址的低8位，同時和P2口送出的高8位地址組成完整的16位地址，尋址到外部的256 KB地址空間，由A／D轉(zhuǎn)換器把采集到的數(shù)據(jù)存入靜態(tài)RAM中。由于P0口是數(shù)據(jù)與地址分時復(fù)用口，因此引進(jìn)74HC573作為地址鎖存器。同時，使用 RD作為讀取外部數(shù)據(jù)內(nèi)存的控制線；WR作為寫入數(shù)據(jù)到外部內(nèi)存的控制線；PSEN作為存取外部程序存儲器的讀取控制線。
1．2．3 電機(jī)控制電路
天線驅(qū)動控制部分通過上位機(jī)發(fā)送電機(jī)啟動命令，單片機(jī)從串口接收到啟動命令后，向電機(jī)驅(qū)動器AKS230發(fā)出節(jié)拍脈沖，以帶動天線勻速轉(zhuǎn)動；通過編程控制P1．0口輸出節(jié)拍脈沖速率，即可控制天線轉(zhuǎn)速。當(dāng)上位機(jī)發(fā)出停止命令時，通過單片機(jī)程序提取天線狀態(tài)，保證天線啟停處于同一位置。考慮到單片機(jī)輸出電流與電機(jī)驅(qū)動電流的匹配問題Ⅲ，這里使用總線驅(qū)動器74LS245與單片機(jī)相連，輸出電流可達(dá)20 mA，滿足電機(jī)驅(qū)動要求。
1．2．4 串口通信電路
串口通信部分通過AT89C51內(nèi)部的全雙工串行通信接口RXD和TXD進(jìn)行發(fā)送和接收。AT89C51串行接口有四種工作模式，本設(shè)計(jì)中，串口工作于方式1，波特率可變，通過定時器T1進(jìn)行溢出率控制，令T1工作于方式2，由于波特率為(2SMOD／32)·(fOSC／12)·[1／(28- TH1)]，則通過計(jì)算可得T1裝載值為0xFA，波特率為9 600 b／s。這里選用MAX232完成TTL到EIA的電平轉(zhuǎn)換。
2 軟件設(shè)計(jì)
單片機(jī)軟件部分采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，按照功能分為數(shù)據(jù)采集及存儲、電機(jī)運(yùn)行控制及狀態(tài)提取、串口發(fā)送與接收幾部分，各個模塊之間通過中斷或子程序調(diào)用等進(jìn)行連接，有機(jī)地成為一體，整個系統(tǒng)已經(jīng)使用Medwin 3．O調(diào)試并能夠成功運(yùn)行。
數(shù)據(jù)采集部分包括初始化、信號采集及存儲，采集速率通過編程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)每10 ms采樣一個電壓值，并存人0100H～01C8H的地址空間中，采集100個數(shù)據(jù)后調(diào)用中斷通過串口傳給上位機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理。每次系統(tǒng)上電時，采集部分復(fù)位并從頭運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集部分程序流程圖如圖3所示。
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