一种雷达模拟控制器控制板硬件设计

孙永强

摘 要针对空中导航雷达模拟训练的特征，笔者设计了一种接近真机的能够对雷达模拟控制器的新型控制版，可以用于常用雷达训练。此控制板具有易携带和简单实用特征。此控制板利用单片机结合了按键、电位器、USB串口等电路，把各类模拟信号编程，实现直接控制电脑模拟软件。控制板可以根据不同的雷達信号对按键和电位器进行功能重设，各类编译软件通过串口实现下载。

【关键词】雷达 单片机 模拟控制器 串口 软件设计 ACD采样

在雷达实训中由于雷达所处的位置经常受到周边环境影响，回波与真实情况有较大的差别，造成了训练针对性不强，电磁波影响健康、资源浪费等现象。雷达模拟训练器在没有电磁波的情况下实现真实的雷达回波，实训者采用鼠标控制雷达，但是由于和真实雷达差距较大，在实训方面并不实用。半实装模拟训练即采用真实雷达显示器和信号收发机的发生器相配套的训练方式，这种训练方式减少了电磁波辐射，但是信号发生器只能存储较少的回波类型。基于以上问题笔者提出了一种新型的雷达训练方式，采用真实雷达操作面板控制软件雷达模拟器，进而完成雷达训练。软件模拟器技术现阶段发展比较成熟，只要采用合适的接口就可以实现。本文设计的控制雷达模拟器操作控制板，以单片机为核心结合A/D采样，进而将电位器和按键转成代码，通过串口与电脑实现交互。因此在控制板设计中硬件和软件设计师核心。此款控制器可以实现多种类型雷达接近真机的便捷式操作训练。

1 硬件框图设计

雷达模拟器控制框图如图1所示，电位器电路可以实现多种环境下电路，电位器产生连续模拟电压信号要经过A/D采样后转化成数字信号，单片机发送数字信号给电脑进而实现对模拟器的控制，按键电路是雷达各类功能的开关，工作在高低电平，通过与门电路设计让按键扫描工作中断。电源为各类电器件提供电源，振荡元件晶振给单片机和接口芯片提供时钟。

2 单片机硬件电路设计

雷达控制面板控制按键一般有二十个左右，电位器有5个左右，所以在单片机选取方面考虑的是脚管是否够用，另外还要考虑到采样器是否自带和性价比是否合适，笔者选用的是宏晶公司生产的STC12C5A60S2控制芯片，它具有低功耗、高速、抗干扰能力比较强的8051单片机，在指令代码可以兼容8051，速度是上一代的11倍且可以自带10位A/D转换。

单片机设计重点在于考虑外部晶振频率的选用上，我们为了是定时器初值设为整数，利于USB串口可以对波特率金精确的通信传输，选用值为11.0592MHz。在电源上必须设置一开关，原因在于STC12C5A60S2只能在断电的情况下实现单片机的程序下载。开机复位键也是必须设置的，以适应单片机的复位控制。

3 USB串口电路设置

USB串口是一种通用的串口，用于PC于外部设备的数据传输，基友热插拔的功能，我们利用STC12C5A60S2的TXD与RXD串行通信引脚通过CH340芯片来实现串口USB的电路。本机采用Prolific推出的PL2303HX转换芯片实现串口USB的电路，PL2303HX用电阻和电容便可实现与电脑的数据通信。PL2303HX的TXD与RXD串行通信引脚要与单片机P3.0与P3.1做成差分处理链接。12MHz晶振为PL2303HX提高时钟，外围的电容用来起振电容。我们在D-和D+端口分别链接一个27Ω的终端匹配电阻以防止信号在端口形成反射现象。要实现枚举功能可以在D+端添加1.5kΩ上拉电阻。控制板用USB接口供电，需要在供电输出端利用C、C15两个电容进行对电源滤波进行处理。

4 按键和电位器的电路设计

按键电路功能是在实训者对按键施压后控制电脑模拟器软件以执行相应的功能，例如我们在按到电源开关键后，模拟器在蜂鸣后开始工作，我们在按键后要输出一个低电平给予单片机，大年及通过扫描确定是开关键后，发送给电脑一个二进制代码。因此我们在硬件设计中用最为简单的电路来实现，当未按下S1键，开关键通过上拉电阻接到电源，开关端电压为高电平，当S1被按下时，S1的1和4端链接，开关端接地，输出低电平，松开S1后，1和4端断开，开关恢复之前的高电平。

电位器电路是按钮控制电路，我们在旋钮进行控制时会产生持续的模拟电压信号以控制雷达功能，我们采用的单片机不能识别这种持续的信号，所以我们要把电压信号进行采样控制，在控制成本上考虑我们用单片机自带的采样器进行采样，把变化的电压发送到单片机P0口即可。我们设计的模拟软件界面变化有几十种，所以要对P0口模拟电压的大小进行计算。我们把发送给P0的电压保持在0到2V之间可以满足模拟软件升级的需要。

5 总结

将模拟信号通过单片机转换成二进制代码进而与PC对接可以实现对模拟软件的控制，由于采用USB串口，具有使用灵活，真实性强的特征。依据空中预警雷达的操作界面设计出基于STC12C5A60S2单片机雷达操控板，并对电路、USB串口、按键、电位器等硬件设计进行了简单的简绍。

参考文献

[1]舒亚海.舰载相控阵雷达反导技术研究[J].现代雷达，2013（04）.

[2]陈芳园，张冬松，王志英.异构多核处理器体系结构设计研究[J].计算机工程与科学，2011（12）.

[3]刘建，陈杰，敖天勇，许汉荆.片上异构多核DSP同步与通信的实现[J].电子科技大学学报，2010（04）.

[4]张晓平，王剑.基于嵌入式系统的雷达控制器[J].现代雷达，2004（04）.

作者单位

空军预警学院 湖北省武汉市 430019