原標(biāo)題：基于MSP430F149型FLASH單片機實現(xiàn)微波輻射成像系統(tǒng)的設(shè)計

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

一、系統(tǒng)概述

微波輻射成像系統(tǒng)利用微波輻射計來探測、接收被測目標(biāo)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(xiàn)出來。該系統(tǒng)要求在惡劣的環(huán)境和天氣下長期穩(wěn)定地進行天線掃描成像，因此系統(tǒng)設(shè)備需具備高穩(wěn)定性和可靠性。

二、硬件設(shè)計

1. 主控單元

• 核心芯片：采用TI公司生產(chǎn)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(diào)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(tǒng)。

• 電源電路：系統(tǒng)統(tǒng)一外接5V電源，通過電壓轉(zhuǎn)換芯片（如EZ1085C-3.3）將5V電壓轉(zhuǎn)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(qū)動步進電機以一定的速度和方向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)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(zhuǎn)臺上安裝撞針，并接單片機的P2.0端口。當(dāng)天線旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生中斷，判定天線到達零位。

3. 數(shù)據(jù)采集

• A/D轉(zhuǎn)換：MSP430F149單片機內(nèi)置12位ADC，可直接對輻射計輸出的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換，無需外圍擴展A/D轉(zhuǎn)換芯片。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過串口發(fā)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(wěn)定性和準確性。積分后的信號再送入單片機的ADC進行轉(zhuǎn)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(chǎn)的ICL232電平轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)單片機與PC機之間的電平匹配和數(shù)據(jù)傳輸。

三、軟件設(shè)計

1. 主程序流程

• 初始化：系統(tǒng)上電后，首先進行初始化操作，包括單片機內(nèi)部寄存器的配置、中斷系統(tǒng)的設(shè)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(fā)送的命令參數(shù)，包括掃描速度、采樣速率等。

• 控制掃描：根據(jù)接收到的命令參數(shù)，單片機發(fā)出控制信號驅(qū)動步進電機進行天線掃描。

• 數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換。

• 數(shù)據(jù)發(fā)送：將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過串口發(fā)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(nèi)部的定時器用于產(chǎn)生定時中斷，控制步進電機的旋轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)的采集。在中斷服務(wù)程序中，根據(jù)程序設(shè)定的標(biāo)志位判斷是控制水平電機還是縱向電機旋轉(zhuǎn)，或者進行數(shù)據(jù)采集。

• 外部中斷：當(dāng)天線旋轉(zhuǎn)至零位時，撞針觸發(fā)外部中斷，單片機檢測到該中斷后執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，如重置電機位置等。

四、系統(tǒng)特點

• 高穩(wěn)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(nèi)置12位ADC和精確的時鐘定時裝置，確保數(shù)據(jù)采集和電機控制的精度。

• 易擴展：系統(tǒng)預(yù)留了JTAG調(diào)試接口和多個并行接口，方便后續(xù)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(zhuǎn)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(xiàn)的微波輻射成像系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、數(shù)據(jù)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。