原標題：基于MCS-51單片機的微波脈沖功率測試系統設計方案

基于MCS-51單片機、HD7279A智能控制芯片以及MC1433 A/D轉換器的微波脈沖功率測試系統設計方案是一個復雜但功能強大的系統，它結合了單片機的控制與計算能力、智能控制芯片的接口便利性以及高精度A/D轉換器的數據采集能力。以下是對該設計方案的詳細闡述，包括主控芯片的型號、在設計中的作用以及系統各部分的詳細設計。

一、引言

微波脈沖功率測試系統廣泛應用于通信、雷達、電子對抗等領域，對微波信號的功率進行精確測量是確保設備性能的關鍵。本設計方案采用MCS-51系列單片機作為主控芯片，結合HD7279A智能控制芯片和MC1433 A/D轉換器，設計了一套基于平均功率法的微波脈沖功率測試系統。

二、主控芯片型號及作用

1. MCS-51系列單片機

型號選擇：本設計選用89C51單片機作為主控芯片。89C51是Intel公司生產的MCS-51系列單片機中的一種，具有高性能、低功耗、易擴展等特點。它屬于51子系列，內部集成了4KB的Flash ROM，可用于存儲程序代碼；同時，它還擁有128字節的RAM，用于數據存儲和程序執行過程中的臨時變量存儲。

在設計中的作用：

• 控制與計算能力：89C51單片機負責整個系統的控制與數據處理。它根據預設的程序流程，控制測量模塊中的各個設備（如衰減器、定向耦合器等）進行工作，并接收來自A/D轉換器的數字信號進行進一步處理。

• 人機接口：通過HD7279A智能控制芯片，89C51單片機能夠管理LED顯示器和鍵盤，實現人機交互。用戶可以通過鍵盤輸入參數、查看測量結果，系統則通過LED顯示器顯示相關信息。

• 串行通信：89C51單片機內置串行通信接口，支持RS-232標準，可以方便地與PC機或其他外部設備進行數據交換和遠程控制。

2. HD7279A智能控制芯片

型號說明：HD7279A是一款可編程的數碼管/鍵盤串行接口芯片，采用DIP-28封裝，具有自動掃描顯示、自動識別按鍵代碼、自動消除抖動等功能。它能夠同時管理多達8位的共陰極LED顯示器和多達64鍵的鍵盤矩陣。

在設計中的作用：

• 顯示控制：HD7279A負責驅動LED顯示器，顯示測量結果（如微波脈沖的平均功率、占空比等）。它能夠自動進行段碼譯碼，簡化顯示控制程序。

• 鍵盤接口：提供鍵盤接口，允許用戶通過鍵盤輸入參數或控制指令。HD7279A能夠自動識別按鍵代碼，并發送給89C51單片機進行處理。

• 串行通信：HD7279A與89C51單片機之間采用串行通信方式，僅需占用少量I/O口線，簡化了接口電路設計。

3. MC1433 A/D轉換器

型號說明：MC1433是一款3位半的雙積分式A/D轉換器，具有高精度、低功耗、外接元件少等特點。它采用CMOS工藝制造，能夠自動進行極性轉換和校零操作。

在設計中的作用：

• 數據采集：MC1433負責將測量模塊輸出的模擬信號（如熱電偶轉換的電壓信號）轉換成數字信號，供89C51單片機進行進一步處理。

• 高精度轉換：MC1433具有高精度特性，能夠確保測量結果的準確性。其雙積分式轉換原理使得它在低頻信號的測量中具有出色的性能。

• 自動校零與極性轉換：MC1433內置自動校零和極性轉換功能，簡化了系統校準過程，提高了測量精度。

三、系統設計方案

1. 系統總體結構

本系統主要由測量模塊、控制模塊和顯示模塊三部分組成。測量模塊負責將微波信號轉換為電信號并進行初步處理；控制模塊以89C51單片機為核心，負責數據采集、處理及系統控制；顯示模塊則通過HD7279A智能控制芯片驅動LED顯示器顯示測量結果。

2. 測量模塊設計

測量模塊主要由可調衰減器、定向耦合器、匹配負載、峰值檢波器、示波器、熱電偶等組成。微波信號經過可調衰減器進行衰減后，由定向耦合器耦合部分能量分別送到熱電偶和峰值檢波器。熱電偶將接收到的微波能量轉換為電壓信號，供MC1433 A/D轉換器進行采樣；峰值檢波器則用于檢測脈沖信號的峰值，并通過示波器顯示脈沖波形。

3. 控制模塊設計

控制模塊以89C51單片機為核心，分為人機接口、信號采集通道、串行通信及微處理器四個部分。

• 人機接口：通過HD7279A智能控制芯片實現LED顯示和鍵盤輸入功能。用戶可以通過鍵盤輸入參數或控制指令，系統則通過LED顯示器顯示測量結果或系統狀態。

• 信號采集通道：以MC1433 A/D轉換器為核心，對熱電偶輸出的電壓信號進行采樣和轉換。采樣得到的數字信號被送入89C51單片機進行進一步處理。

• 串行通信：89C51單片機內置串行通信接口，支持RS-232標準。通過該接口，系統可以與PC機或其他外部設備進行數據交換和遠程控制。

• 微處理器：89C51單片機作為系統的核心處理器，負責整個系統的控制與數據處理。它根據預設的程序流程控制測量模塊中的設備工作，并接收來自A/D轉換器的數字信號進行進一步處理。

4. 軟件設計

系統軟件采用MCS-51匯編語言編寫，利用Cygnal集成開發環境(IDE)進行下載調試。系統軟件主要由監控模塊和數據采集處理模塊兩部分構成。

• 監控模塊：實現人機交互功能、系統初始化、系統自檢、系統調零以及實現整個系統的控制。該模塊包括鍵盤分析程序、調零程序等子程序模塊。鍵盤分析程序采用狀態分析法編寫，對鍵盤的操作作出識別并調用相應的功能程序模塊完成預定的任務。

• 數據采集處理模塊：負責數據采集、存儲、處理及顯示。該模塊首先通過MC1433 A/D轉換器采集熱電偶輸出的電壓信號并進行轉換；然后將轉換得到的數字信號送入89C51單片機進行進一步處理；最后通過HD7279A智能控制芯片驅動LED顯示器顯示測量結果。

四、誤差分析與處理

本系統的誤差主要包括以下幾個分量：測量功率平均值的誤差、測量脈沖寬度的誤差、測量脈沖重復頻率的誤差、確定可調衰減器衰減量的誤差以及確定定向耦合器傳輸系數的誤差。

• 前三項誤差：主要是測量部分的誤差（即儀表誤差），可利用數學方法處理。通過采用更精確的外部指示器進行校正，并引入修正量來減少測量部分的誤差。

• 后兩項誤差：可通過選用更精密的元件來減少誤差。例如，選擇高精度的可調衰減器和定向耦合器來降低衰減量和傳輸系數的誤差。

五、結論

本設計方案基于MCS-51單片機、HD7279A智能控制芯片以及MC1433 A/D轉換器設計了一套微波脈沖功率測試系統。該系統充分利用了單片機的控制與計算能力、智能控制芯片的接口便利性以及高精度A/D轉換器的數據采集能力，實現了對微波脈沖功率的精確測量。通過合理的硬件設計和軟件編程，系統具有較高的測量精度和可靠性，能夠滿足實際應用的需求。