一种基于单片机的雷达阵面电源监控系统设计

陈辉++顾达飞++张兢晶

摘要：本文介绍一种雷达阵面电源监控系统的设计。从整体设计到各功能单元的实现，做了详细的描述，给出了软硬件原理图。以单片机为核心，利用传感器，AD转换器等器件，对电源各参数进行采集，计算，从而实现了电源状态的实时监控。通过CAN总线与上位机进行高速通讯，实现电源的遥控和电源状态的上报。采用高集成度器件保证设计的低成本，高可靠性，在多个项目的应用中证明本设计是可实现的，具有一定的应用价值。

关键词：电源监控 单片机 CAN总线

中图分类号：TN954 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0142-02

1 引言

电源是雷达威力的源动力，电源的状态直接影响着雷达的正常工作。因此必须对电源进行实时监测，通过实时读取电源的各种参数来确保雷达的稳定可靠工作。

2 系统设计

系统设计框图如图1所示。

电源监测系统的功能是对雷达阵面28个电源进行实时监控，并与上位机进行CAN总线通讯。本系统以单片机为核心，通过电压检测单元对28路电源电压进行隔离采样，采样信号供单片机读取。同理，通过电流检测单元对28路电源电流进行隔离采样，利用AD转化器转化为数字信号供单片机处理。由通讯单元实现单片机与上位的CAN总线实时通讯，接收上位机命令，回告电源状态。单片机通过电压，电流值的大小判断电源工作是否正常，在异样情况下，关断电源输出。

3 功能单元设计

3.1 单片机

在本系统中选用了Silicon Labs公司的C8051F040单片机，该单片机是一款混合信号ISP FLASH 微控制器，其主要特点如下：

（1）高速 8051微控制器内核。

（2）4352字节内部数据RAM（4K+256），64KB FLASH，外部64KB 数据存储器接口；

（3）CAN2.0B控制器；

（4）12位AD转换器，最大100ksps；

在此设计我们主要利用这款单片机的CAN控制器，AD转换器。

3.2 电压检测单元

原理图如图2所示。

电压检测单元通过光耦将28路电源电压信号隔离转化为与单片机共参考的电平信号，由单片机通过选择开关读取电压信号，实现对电源电压的BIT检测。

3.3 电流检测单元

原理图如图3所示。

电流检测单元通过霍尔传感器将28路电源电流信号隔离转化为模拟电压信号，单片机通过选择器选择电流信号，由于雷达属于脉冲负载，其产生的电流信号存在交流成分，所以这里通过真有效值转化器将电流信号转化为有效值，再通过单片机自身的AD转换器转化为数字量，实现电流的采集。

3.4 通讯单元

原理图如图4所示。

通讯单位由单片机内部的CAN控制器，外置收发器组成，收发器选用了AD公司的ADM3053，该收发器具有隔离功能，体积小等特点。通讯波特率由单片机软件设置为500Kbps。在CAN_H和CAN_L分别对地增加小容量瓷介电容，可滤除总线上的高频干扰。

3.5 控制单元

控制单元通过在输出回路中串接MOS管来实现，由于控制电路和功率电源电路不共地，所以需增加隔离电路。

4 软件设计

软件流程如图5所示。

系统软件由电压，电流检测模块，电源控制，电源状态判断模块，CAN总线通讯模块组成。检测模块通过启动AD转换器，采样数据，数据处理实现。状态判断模块是在开机状态下，软件根据电源电压BIT，电流值的大小判断电源是否正常。通讯模块根据CAN总线中断，判断中断类型，通讯协议实现状态的回告。

5 结语

本设计采用高集成度器件，减少了系统硬件，提高了可靠性，降低成本。在多个项目中得到应用。可根据不同的需要，改进设计。

参考文献

[1]童长飞.C8051F系列单片机开发与C语言编程.北京航天航空出版社.

[2]8051系列单片机C程序设计完全手册.人民邮电出版社.

[3]C8051F040/1/2/3/4/5/6/7 Data Sheet.Silicon Laboratories，2005.endprint