基于單片機的微波輻射計數控單元設計與實現

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，而數據處理與控制單元作為微波輻射計的重要組成部分，承擔了所有的驅動及控制功能，對時序及精度要求十分嚴格。由于系統對可靠性要求較高，故采用單片機作為220 GHz微波輻射計數控單元的核心，通過精確的時序控制，實現了數據采集、天線控制、狀態提取、串口通信等功能。同時，該數控單元具有功耗低，采樣精度高，接口簡便等特點。

1 系統結構
微波輻射計結構框圖如圖1所示，由檢波器輸出的模擬信號通過數控單元實現數據采集及傳輸、顯示與數據處理等功能，并對系統時序、上下電等進行控制，在輻射計的設計中處于重要位置。

1．1 數控單元硬件結構
系統由單片機、高速A／D轉換器、程序存儲器ROM、高速靜態RAM、讀寫控制電路、通信電路等部分組成，如圖2所示。通過鎖存器實現地址總線和數據總線的復用，同時，RAM的讀寫由讀寫控制電路來實現。
數控單元采用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擴展數據存儲器RAM為256 KB，通過鎖存器54HC573進行分時復用。
數據采集部分采用AD公司的16位并行模數轉換器AD976A，采樣速率可達200 KSPS。該高速A／D采用電荷重分布技術進行逐次逼近型模／數轉換，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，系統選用MAX232電平轉換芯片。