原標題：基于MSP430F149型FLASH單片機實現微波輻射成像系統的設計

基于MSP430F149型FLASH單片機實現微波輻射成像系統的設計，主要涉及到硬件與軟件兩大部分的設計。以下是對該系統的詳細設計說明：

一、系統概述

微波輻射成像系統利用微波輻射計來探測、接收被測目標在微波波段的電磁輻射，并將接收到的輻射信號按比例用偽彩色圖像直觀地顯現出來。該系統要求在惡劣的環境和天氣下長期穩定地進行天線掃描成像，因此系統設備需具備高穩定性和可靠性。

二、硬件設計

1. 主控單元

• 核心芯片：采用TI公司生產的MSP430F149型超低功耗FLASH單片機作為主控芯片。該單片機具有60KB的FLASH存儲器和2KB的RAM存儲器，支持在線調試和下載，且功耗極低，適合用于需要長時間運行的微波輻射成像系統。

• 電源電路：系統統一外接5V電源，通過電壓轉換芯片（如EZ1085C-3.3）將5V電壓轉換為3.3V，為單片機及其他外圍模塊供電。

2. 天線掃描控制

• 步進電機控制：MSP430F149單片機的P1端口用于控制兩個步進電機，分別控制天線的水平和縱向掃描。通過輸出控制信號，驅動步進電機以一定的速度和方向旋轉，實現天線的二維掃描。

• 定位電路：為防止電機失步，保證天線掃描場景與PC機所成圖像場景一致，需在天線轉臺上安裝撞針，并接單片機的P2.0端口。當天線旋轉至零位時，撞針與地線接觸，P2.0端口電平跳變，單片機檢測到該信號后產生中斷，判定天線到達零位。

3. 數據采集

• A/D轉換：MSP430F149單片機內置12位ADC，可直接對輻射計輸出的模擬信號進行A/D轉換，無需外圍擴展A/D轉換芯片。轉換后的數字信號通過串口發送至PC機進行存儲和顯示。

• 信號積分：輻射計接收到的信號需進行積分處理，以提高信號穩定性和準確性。積分后的信號再送入單片機的ADC進行轉換。

4. 通信接口

• RS232串行通信：MSP430F149單片機與PC機之間采用RS232串行通信端口進行通信。通過HARRIS公司生產的ICL232電平轉換芯片，實現單片機與PC機之間的電平匹配和數據傳輸。

三、軟件設計

1. 主程序流程

• 初始化：系統上電后，首先進行初始化操作，包括單片機內部寄存器的配置、中斷系統的設置、串口通信的初始化等。

• 接收命令：單片機通過串口接收PC機發送的命令參數，包括掃描速度、采樣速率等。

• 控制掃描：根據接收到的命令參數，單片機發出控制信號驅動步進電機進行天線掃描。

• 數據采集：在掃描過程中，單片機定時采集輻射計輸出的信號，并進行A/D轉換。

• 數據發送：將轉換后的數字信號通過串口發送至PC機進行存儲和顯示。

2. 中斷處理

• 定時器中斷：MSP430F149單片機內部的定時器用于產生定時中斷，控制步進電機的旋轉和數據的采集。在中斷服務程序中，根據程序設定的標志位判斷是控制水平電機還是縱向電機旋轉，或者進行數據采集。

• 外部中斷：當天線旋轉至零位時，撞針觸發外部中斷，單片機檢測到該中斷后執行相應的處理程序，如重置電機位置等。

四、系統特點

• 高穩定性：采用MSP430F149單片機作為主控芯片，具有低功耗、高可靠性等特點，適合長時間運行。

• 高精度：內置12位ADC和精確的時鐘定時裝置，確保數據采集和電機控制的精度。

• 易擴展：系統預留了JTAG調試接口和多個并行接口，方便后續的軟件升級和硬件擴展。

• 實時成像：通過PC機進行實時成像處理，將接收到的輻射信號轉換為偽彩色圖像進行顯示和存儲。

綜上所述，基于MSP430F149型FLASH單片機實現的微波輻射成像系統具有硬件結構簡單、穩定性高、數據采集精度高、實時成像效果好等特點，適用于各種需要微波輻射成像的場合。