一種基于單片機(jī)的雷達(dá)陣面電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳輝++顧達(dá)飛++張兢晶

摘要：本文介紹一種雷達(dá)陣面電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。從整體設(shè)計(jì)到各功能單元的實(shí)現(xiàn)，做了詳細(xì)的描述，給出了軟硬件原理圖。以單片機(jī)為核心，利用傳感器，AD轉(zhuǎn)換器等器件，對電源各參數(shù)進(jìn)行采集，計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)了電源狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控。通過CAN總線與上位機(jī)進(jìn)行高速通訊，實(shí)現(xiàn)電源的遙控和電源狀態(tài)的上報(bào)。采用高集成度器件保證設(shè)計(jì)的低成本，高可靠性，在多個項(xiàng)目的應(yīng)用中證明本設(shè)計(jì)是可實(shí)現(xiàn)的，具有一定的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：電源監(jiān)控 單片機(jī) CAN總線

中圖分類號：TN954 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0142-02

1 引言

電源是雷達(dá)威力的源動力，電源的狀態(tài)直接影響著雷達(dá)的正常工作。因此必須對電源進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，通過實(shí)時讀取電源的各種參數(shù)來確保雷達(dá)的穩(wěn)定可靠工作。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

電源監(jiān)測系統(tǒng)的功能是對雷達(dá)陣面28個電源進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并與上位機(jī)進(jìn)行CAN總線通訊。本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，通過電壓檢測單元對28路電源電壓進(jìn)行隔離采樣，采樣信號供單片機(jī)讀取。同理，通過電流檢測單元對28路電源電流進(jìn)行隔離采樣，利用AD轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號供單片機(jī)處理。由通訊單元實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位的CAN總線實(shí)時通訊，接收上位機(jī)命令，回告電源狀態(tài)。單片機(jī)通過電壓，電流值的大小判斷電源工作是否正常，在異樣情況下，關(guān)斷電源輸出。

3 功能單元設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)

在本系統(tǒng)中選用了Silicon Labs公司的C8051F040單片機(jī)，該單片機(jī)是一款混合信號ISP FLASH 微控制器，其主要特點(diǎn)如下：

（1）高速 8051微控制器內(nèi)核。

（2）4352字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM（4K+256），64KB FLASH，外部64KB 數(shù)據(jù)存儲器接口；

（3）CAN2.0B控制器；

（4）12位AD轉(zhuǎn)換器，最大100ksps；

在此設(shè)計(jì)我們主要利用這款單片機(jī)的CAN控制器，AD轉(zhuǎn)換器。

3.2 電壓檢測單元

原理圖如圖2所示。

電壓檢測單元通過光耦將28路電源電壓信號隔離轉(zhuǎn)化為與單片機(jī)共參考的電平信號，由單片機(jī)通過選擇開關(guān)讀取電壓信號，實(shí)現(xiàn)對電源電壓的BIT檢測。

3.3 電流檢測單元

原理圖如圖3所示。

電流檢測單元通過霍爾傳感器將28路電源電流信號隔離轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，單片機(jī)通過選擇器選擇電流信號，由于雷達(dá)屬于脈沖負(fù)載，其產(chǎn)生的電流信號存在交流成分，所以這里通過真有效值轉(zhuǎn)化器將電流信號轉(zhuǎn)化為有效值，再通過單片機(jī)自身的AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，實(shí)現(xiàn)電流的采集。

3.4 通訊單元

原理圖如圖4所示。

通訊單位由單片機(jī)內(nèi)部的CAN控制器，外置收發(fā)器組成，收發(fā)器選用了AD公司的ADM3053，該收發(fā)器具有隔離功能，體積小等特點(diǎn)。通訊波特率由單片機(jī)軟件設(shè)置為500Kbps。在CAN_H和CAN_L分別對地增加小容量瓷介電容，可濾除總線上的高頻干擾。

3.5 控制單元

控制單元通過在輸出回路中串接MOS管來實(shí)現(xiàn)，由于控制電路和功率電源電路不共地，所以需增加隔離電路。

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件流程如圖5所示。

系統(tǒng)軟件由電壓，電流檢測模塊，電源控制，電源狀態(tài)判斷模塊，CAN總線通訊模塊組成。檢測模塊通過啟動AD轉(zhuǎn)換器，采樣數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)。狀態(tài)判斷模塊是在開機(jī)狀態(tài)下，軟件根據(jù)電源電壓BIT，電流值的大小判斷電源是否正常。通訊模塊根據(jù)CAN總線中斷，判斷中斷類型，通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的回告。

5 結(jié)語

本設(shè)計(jì)采用高集成度器件，減少了系統(tǒng)硬件，提高了可靠性，降低成本。在多個項(xiàng)目中得到應(yīng)用?？筛鶕?jù)不同的需要，改進(jìn)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]童長飛.C8051F系列單片機(jī)開發(fā)與C語言編程.北京航天航空出版社.

[2]8051系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)完全手冊.人民郵電出版社.

[3]C8051F040/1/2/3/4/5/6/7 Data Sheet.Silicon Laboratories，2005.endprint