采用单片机在某型雷达显示器上实现数字显示

摘要:该文介绍了80C196单片机与某型雷达显示器组成的数据显示系统。在单片机与显示器同步工作的前提下,系统能自动完成数据采集及数据处理,并将目标的高度数据以三位数字的形式显示在雷达原有显示器上,提高了雷达的自动化程度。

关键词:单片机;数据采集;同步显示

中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)10-2501-01

To Display Data on Radar Monitor with Single-chip Computer

GUO Hui, LEI Xiang-bo, JIA Xin-yu

(Air Force Aviation University, Changchun 130022, China)

Abstract: This paper demonstrates the design of data display system on radar monitor with 80c196 Single-chip computer. Processor synchronously working with the CRT, the system can automatically accomplish data sampling and data processing, and display height of the object on the monitor in 3 digits, which effectively raises the automatic degree of the radar.

Key words: computer on-slice; data sampling; synchronous display

1 概述

目前某型雷达测定被发现目标的各种数据,是通过操作员读取跟踪显示器上相应刻度的方法获得的,误差较大且不直观。 我们设计的数据显示装置,以单片机系统为核心,利用雷达装置本身提供的有关信号,经过计算机处理得到目标高度值,在雷达原有显示器上显示出来。

2 工作原理

我们知道,被测目标的高度H等于目标的斜距D 与目标高低角ε(仰角)正弦之乘积,即H=D*sinε。

触发脉冲R'0与水平标线RS的脉冲间隔为电磁波从雷达天线传播到目标所用时间的两倍。

与雷达天线同轴的旋转变压器可输出0至80V的sinε电压。 利用80C196单片机系统检测R'0和RS 脉冲之间的间隔和sinε值,计算出目标高度H,以三位数字的形式在显示器上显示出来。数据更新周期等于显示器场扫描周期64ms。

3 主要技术指标

数据位数:3位;量化误差:

4 显示方式

输出数字采用10×7点阵字形,即每个字对应10个8位二进制数(最高位为0)。如8的字型码为:7FH、7FH、7FH、49H、49H、49H、49H、7FH、7FH、7FH。 在每一个五公里扫描脉冲上升沿到来之前,将要显示数字的字型码之一从缓冲区中取出送到74LS165并进串出移位寄存器,这样,每一个五公里扫描脉冲能触发输出一个字型码,十次触发输出一个字。数字间留有一定的间距(字型码为00H)。另外,显示数字的位置可以调整,水平位置由软件控制,垂直位置由脉冲延时电路的有关参数决定。

5 硬件设计

采用80C196单片机为主控制器,配以EPROM27256和RAM62256及地址译码器等外部电路组成单片机系统,其硬件原理图如图1所示。对应于天线仰角的sinε电压信号,经降压限幅变换为0至+5V电压,输入80C196的四路十位A/D转换通道之一ACH4管脚进行模/数转换。R0与RS经过RS触发器形成对应时间差的宽脉冲,由8253 计数器测量脉冲宽度,从而计算出目标的斜距D(计数脉冲频率为2MHZ)。为了实现数据输出与显示器工作的严格同步,用距离扫描脉冲(对应于显示器的行扫描脉冲)触发74LS165串行输出字形码,再经脉冲放大电路送显示器栅极。为了不影响雷达原有信号, 各脉冲信号进入单片机系统前经过了高输入阻抗的降压限幅电路。对五公里扫描脉冲进行延时, 是为了控制字形码的输出滞后行扫描脉冲的上升沿一定时间,即控制数字显示的高低位置。

6 软件设计

为实现单片机工作与显示器扫描同步, 用角度扫描脉冲(显示器场扫描脉冲)触发单片机中断,在中断服务程序中完成数据采集、数据处理及显示。

主程序为循环结构,由角度扫描脉冲控制循环。 每次重新开始执行程序都要进行初始化。由角度方波的负跳变触发中断, 在中断服务程序中先延时10MS(可调整),使数据从第28根扫描线开始显示。这个时间可根据数据显示的水平位置进行调整, 然后调用显示子程序,把显示缓冲区的内容送显示器显示,之后进行新的数据采集和处理,为下个显示周期准备数据。

显示程序:距离扫描脉冲的下降沿触发CPU中断,在中断服务程序中,把显示缓冲区的一个字形码送到74LS165寄存器,待经过延时的距离扫描脉冲的上升沿到来时,触发寄存器中的数据, 按先后顺序串行经脉冲放大电路送至显示器。

字符发生程序:经计算得到的目标高度数据首先转换为BCD码,然后查找百位、十位、个位所对应的字形码并送显示缓冲区,显示缓冲区为4400H至442FH的45个单元,存放三个字的30个字形码及15个00H(字间间距用00H表示)。

数据采集中采用数字滤波。滤除输入数据中的干扰分量,对连续采样的4次采样值进行复合滤波,即去除最大值和最小值再取平均值。对经A/D转换后的sinε电压值进行动态平滑处理。为防止因软件“跑飞”而造成系统死机,软件采用自复位技术,所有程序区的多余空间,全部置为FFH(RST指令),对可能出现的程序“跑飞”进行“拦截”,使之跳转到指定的地址处。启用80C196内部的监督定时器,即“看门狗”。当由于干扰等原因使软件运行紊乱时,系统将自动复位,并重新开始运行程序。

参考文献:

[1] 何立民. MCS-51系列单片机应用系统设计[M]. 北京 清华大学出版社,2000.

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