基于单片机的微波辐射计数控单元设计与实现

微波辐射计是用微波进行遥感，从而对地物进行探测的微波接收机，在探测大气、海洋、植被和土壤等方面有广泛应用，而数据处理与控制单元作为微波辐射计的重要组成部分，承担了所有的驱动及控制功能，对时序及精度要求十分严格。由于系统对可靠性要求较高，故采用单片机作为220 GHz微波辐射计数控单元的核心，通过精确的时序控制，实现了数据采集、天线控制、状态提取、串口通信等功能。同时，该数控单元具有功耗低，采样精度高，接口简便等特点。

1 系统结构
微波辐射计结构框图如图1所示，由检波器输出的模拟信号通过数控单元实现数据采集及传输、显示与数据处理等功能，并对系统时序、上下电等进行控制，在辐射计的设计中处于重要位置。

1．1 数控单元硬件结构
系统由单片机、高速A／D转换器、程序存储器ROM、高速静态RAM、读写控制电路、通信电路等部分组成，如图2所示。通过锁存器实现地址总线和数据总线的复用，同时，RAM的读写由读写控制电路来实现。
数控单元采用Atmel公司的AT89C51单片机作为控制器，具有4 KB闪存ROM，128 B RAM，支持电擦除1 000次，选择工作频率为11．059 6 MHz。同时采用AT28C256扩展程序存储器ROM为256 KB，IDT71256扩展数据存储器RAM为256 KB，通过锁存器54HC573进行分时复用。
数据采集部分采用AD公司的16位并行模数转换器AD976A，采样速率可达200 KSPS。该高速A／D采用电荷重分布技术进行逐次逼近型模／数转换，因而不必外加采样保持器。电压输入范围为-10～+10V，分辨率高，可做到16位不失码，满足微波辐射计数控精度要求。
AT89C51串行口输出为TTL电平。为使其与PC机标准RS 232串口通信，系统选用MAX232电平转换芯片。