单片微机用于某雷达发射机的控制与保护

单片微机用于某雷达发射机的控制与保护杨　军(南京电子技术研究所　南京210013)【摘要】　某雷达发射机控制与保护系统选用了IN TEL公司的80C51单片机作为核心器件。

FRAN KLIN C语言借助于EASYP ACK仿真器,用于该系统的软件开发,使雷达发射机控制与保护系统设计与调试变得更方便、快捷。

【关键词】　51系列单片机,C语言,控制与保护S ingle Chip Microcomputer for Controlling and Protectionof Radar TransmitterYA N G Jun(Nanjing Research Institute of Electronics Tech nology　Nanjing210013)【Abstr act】　The micr ocomputer INT EL80C51is chosen as th e core pa rt in the controlling a nd pr ot ection sys-tem of r ada r tranmitter.Recur ring to EASYPACK simula tor,F RAN KLIN C language used in this system makes the design and debugging of contr olling and pr otection system of radar transmit ter more convenient and shortcut.【Key wor ds】　51series single chip microcomputer,C language,controlling a nd protection1　概述雷达发射机是整个雷达的重要组成部分,发射机能否在各种恶劣环境下工作,设计高可靠性的控制与保护系统(简称控保系统)则显得尤为重要。

随着单片微型计算机控制技术的日渐成熟,单片微机控制技术在更多领域中得到了广泛应用。

高性能的51系列微处理器则是该系统首选的CPU,而FRANKLIN C语言借助于EASYPACK开发系统,用于51系列单片机软件开发,与传统51汇编语言相比,在模块化编程、软件优化、算法程序编写、中断程序编写、实时系统调试等方面则优越得多,集成化开发系统使得软件编制可在流行的BO RLAND C++软件包中完成,WIN DOWS环境下开发、调试51系列单片机将为更多的工程技术人员接收并加以广泛应用。

2　控制、保护系统硬件控制保护系统对于雷达发射机是非常重要的,采用大功率真空电子管放大器的发射机,要求控保系统对故障响应迅速并有效保护关键性器件。

51系列单片机由于其高性能、高可靠性的特点,在许多领域中得到了广泛的应用。

在军用雷达系统中,5系列单片机更是首选器件。

图1　控制、保护系统硬件组成该控制保护系统选用了IN T EL公司的80C51处理器作为核心器件,系统由取样电路、光电隔离、接口电路、及通讯控制接口等组成,系统方框图如图1中虚线内所示。

该控保系统的一个重要任务是对雷达发射机控制与保护,另一任务则是完成与雷达主控台和测控设备的通讯联络。

该控保系统在恶劣环境条件下,具备较强的抗干扰能力。

3　系统开发与研究雷达发射机控制保护系统在整个开发系统中又称为目标系统。

下面就开发系统的构成,采用FRAN KLIN C语言借助于EASYPACK仿真器进行软件开发等作进一步的介绍。

2001年6月现代雷达增刊收稿日期——1:200011273.1　开发系统组成开发系统硬件由PC 机、EASYPACK 仿真器、8052F 探头、目标系统、发射机子系统模拟器等组成。

PC 机是编写程序与在线调试时的操作平台,EASYPACK 仿真器是开发系统中重要的部分。

开发系统组成如图2所示。

图2　开发系统组成PC 机为PII 300计算机,与EASY PACK 通过并行电缆连接。

在PC 机上完成程序的编写,将编好的程序编译成二进制代码,通过并行口与EASY-PACK 仿真器进行实时数据交换,对内部数据(I-DATA )、外部数据(XDAT A )、存储器数据(又称代码存储区数据CO DE DA TA )、特殊功能寄存器(SFR)进行实时在线监控,完成实时调试。

8052F 探头连接在目标系统上,目标系统对发射机子系统模拟器进行控制与保护。

3.2　C 51语言用于开发控保软件的优越性开发51系列单片机,传统的开发语言是51汇编语言,使用这种语言存在以下的缺点:(1)指令繁多,不易掌握;(2)模块化设计差,不易开发复杂性的程序;(3)调试、修改程序困难;(4)中断程序编写与调用出错率高;(5)逻辑性差,不易交流;(6)开发周期长。

使用FRAN KLIN C 语言用作51单片机的程序语言,具有许多优点:(1)具备多种高级语言与汇编语言的功能;(2)有丰富的库函数、运算速度快、编译效率高;(3)可直接对系统硬件控制;(4)模块化程序结构,简化了软件设计;(5)中断程序设计更为方便;(6)软件开发、调试效率高,缩短开发周期;(7)明显增加程序的可读性。

3.3　集成开发环境(IDE)WIN DOWS 下集成开发环境(IDE )使开发方便快捷,MICRO TEK 提供了EASY PACK 8052F 开发系统仿真器用的SY K SLD 开发调试软件,只要在SY K SLD O T ION 菜单项中的DIT OMM N D LIN 一栏里加载上BO R L N D ++执行文件名,软件编写可在流行的BO RLAND C ++软件包中进行,发现软件故障,不必要进行繁锁的操作,就可以很快进行修改,直到软件性能达到预期目的。

图3给出了EASYPACK /SLD 和BO RLAN D C ++在WIN DOWS 下的开发界面,两种软件的有效结合,大大方便了程序的设计与调试。

3.4　模块化程序设计、开发与调试使用FRAN KLIN C 工具软件,最大的优点就是程序的模块化设计,单个模块由一个或多个文件或子程序组成,将多个模块进行编译、连接、调试完成整个目标系统软件。

该目标系统的软件就是由主程序文件、多个子程序文件组成,单个文件又由多个主程序、子程序组成。

整个系统程序开发过程如图4所示。

项目规划则包括上述的控保系统硬件设计、并进行系统软件规划。

针对该雷达发射机控保系统的技术指标要求,采用C 语言编写源程序,然后编译C51,生成目标文件,将目标文件分配到特定的存贮位置,即定位。

再将目标文件传入计算机进行控制,在实时调试过程中可以反复优化系统软件,直到系统软件达到最佳性能,最后将调试好的目标文件固化到EPROM 中。

3.5　控保系统软件下面以某型号雷达发射机的控保系统软件为例来加以说明。

图5为发射机控制系统逻辑图。

控保上电后对内部器件进行初始化自检,确保控保系统本身工作正常,对雷达发射机其它各分机进行检测,在无故障条件下,按本控与远控两种方式控制雷达发射机工作。

本控时,雷达发射机单步操作控制开关低压、开关高压、开关调制、开关高频,控保实时检测雷达发射机各传感器送来数据信息,判断雷达发射机工作状态,当故障发生时,控保系统自动关机,将故障信息传出指示,保留相关故障数据,便于事后故障分析与处理。

远控时,雷达发射机控保系统接收雷达总控台控制指令,开启发射时,控保系统自动检测发射机开机条件,如预热时间、冷却条件等等,当各分机状态满足条件时,发出开机指令,指挥各个分机协调工作,在开机运行过程中实时获取并传送相关信息;关闭发射时,控保系统发出关机指令,同时传送高压、偏压等数据,对操作人员进行辅助的指导性操作,准确判断发射机内部状态,避免因错误操作而威胁人身与设备安全。

控保软件采用自顶向下、模块化设计方法。

主程序分为以下几个部分67增刊 杨军:单片微机用于某雷达发射机的控制与保护 EA PAC /E A PAC /P E C A E -A C:主程序模块,调用各子模块,与初始化程序构成软件主体。

担负着机内各部分自检、控制、与主控台和测控设备通讯任务,并借助相应的处理子程序发出控制命令。

三个初始化子程序模块,分别对基本的系统初始化、对扩展设备初始化、对程序标志初始化。

八个功能子程序模块,为紧急处理子程序、数据取样子程序、开关节点取样子程序、故障显示子程序、控制子程序、故障处理子程序、RS232通讯程序和看门狗PWM 发生子程序。

发射机具体工作均由它们来完成。

图3　E ASYPACK /SLD 和BO RLAND C ++软件界面图4　程序开发流程图两个外部中断处理子程序模块,确保实时对发射机故障进行处理。

两个定时中断处理子程序模块,提供准确的时间基准,按时处理相关信息。

该系统软件主程序如下(){　bit work ;work =0;　SET T();/*调用初始化子程序*/　SET P();/*调用初始化端口子程序*/　SET F();/*调用初始化标志位子程序*/　while (work !=1){　Hur P();/*调用紧急处理子程序*/　Samp F();/*调用数据取样子程序*/　Samp S ();/*调用开关节点取样子程序*/　ErrD ();/*调用故障显示子程序*/　LRFUN();/*调用故障处理子程序*/　Errp();/*调用数据处理子程序*/　RS 232();/*调用RS 232通讯子程序*/　Wdog ();}/*调用看门狗PWM 发生子程序*/}4　结束语在该软件开发过程中,借助于EASY PACK 开发仿真系统对软件性能评估(SPA),采用对模块分析(Module Analysis ),方便发现诸如死循环和进入程序禁区的毛病,合理安排模块在程序运行中的先后时序;采用对时间分析(Time Analysis),解决程序不易发现的时间瓶颈问题,帮助设定最佳时间中断步长,了解处理事件的真实时间;采用对代码分析(y ),准确判断程序执行效率,排除不68现代雷达23卷:vo id main C ode Anal sis图5　发射机控制逻辑框图必要的冗余设计。

在对软件性能评估的同时,不断地优化软件设计,使软件性能最佳。

该控制与保护系统已在某型雷达中得到了很好应用。

参　考　文　献1　马忠梅.单片机的C 语言应用程序设计.北京:北京航空航天大学出版社,1997.32　EASYPACKA /E8052F 仿真器开发系统用户手册.1997.3杨　军　1996年7月毕业于天津大学自动化系,获学士学位,主要从事雷达发射机控制、保护和微波技术的研究。

(上接第65页)3.7.1　双模栅控行波管的安装双模栅控行波管电子枪部分(阴极、灯丝、内外栅极)处于-20.0kV 电位,收集极处于-7kV 电位上,故采用油密封。