一種基于單片機的雷達陣面電源監控系統設計

陳輝++顧達飛++張兢晶

摘要：本文介紹一種雷達陣面電源監控系統的設計。從整體設計到各功能單元的實現，做了詳細的描述，給出了軟硬件原理圖。以單片機為核心，利用傳感器，AD轉換器等器件，對電源各參數進行采集，計算，從而實現了電源狀態的實時監控。通過CAN總線與上位機進行高速通訊，實現電源的遙控和電源狀態的上報。采用高集成度器件保證設計的低成本，高可靠性，在多個項目的應用中證明本設計是可實現的，具有一定的應用價值。

關鍵詞：電源監控 單片機 CAN總線

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

1 引言

電源是雷達威力的源動力，電源的狀態直接影響著雷達的正常工作。因此必須對電源進行實時監測，通過實時讀取電源的各種參數來確保雷達的穩定可靠工作。

2 系統設計

系統設計框圖如圖1所示。

電源監測系統的功能是對雷達陣面28個電源進行實時監控，并與上位機進行CAN總線通訊。本系統以單片機為核心，通過電壓檢測單元對28路電源電壓進行隔離采樣，采樣信號供單片機讀取。同理，通過電流檢測單元對28路電源電流進行隔離采樣，利用AD轉化器轉化為數字信號供單片機處理。由通訊單元實現單片機與上位的CAN總線實時通訊，接收上位機命令，回告電源狀態。單片機通過電壓，電流值的大小判斷電源工作是否正常，在異樣情況下，關斷電源輸出。

3 功能單元設計

3.1 單片機

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

（1）高速 8051微控制器內核。

（2）4352字節內部數據RAM（4K+256），64KB FLASH，外部64KB 數據存儲器接口；

（3）CAN2.0B控制器；

（4）12位AD轉換器，最大100ksps；

在此設計我們主要利用這款單片機的CAN控制器，AD轉換器。

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化為與單片機共參考的電平信號，由單片機通過選擇開關讀取電壓信號，實現對電源電壓的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化為模擬電壓信號，單片機通過選擇器選擇電流信號，由于雷達屬于脈沖負載，其產生的電流信號存在交流成分，所以這里通過真有效值轉化器將電流信號轉化為有效值，再通過單片機自身的AD轉換器轉化為數字量，實現電流的采集。

3.4 通訊單元

原理圖如圖4所示。

通訊單位由單片機內部的CAN控制器，外置收發器組成，收發器選用了AD公司的ADM3053，該收發器具有隔離功能，體積小等特點。通訊波特率由單片機軟件設置為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管來實現，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 軟件設計

軟件流程如圖5所示。

系統軟件由電壓，電流檢測模塊，電源控制，電源狀態判斷模塊，CAN總線通訊模塊組成。檢測模塊通過啟動AD轉換器，采樣數據，數據處理實現。狀態判斷模塊是在開機狀態下，軟件根據電源電壓BIT，電流值的大小判斷電源是否正常。通訊模塊根據CAN總線中斷，判斷中斷類型，通訊協議實現狀態的回告。

5 結語

本設計采用高集成度器件，減少了系統硬件，提高了可靠性，降低成本。在多個項目中得到應用。可根據不同的需要，改進設計。

參考文獻

[1]童長飛.C8051F系列單片機開發與C語言編程.北京航天航空出版社.

[2]8051系列單片機C程序設計完全手冊.人民郵電出版社.

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