基于单片机的雷达训练评估辅助系统设计

杨立永，刘少强

（中国人民解放军91336部队 河北 秦皇岛 066326）

基于单片机的雷达训练评估辅助系统设计

杨立永，刘少强

（中国人民解放军91336部队 河北 秦皇岛 066326）

文中设计了基于ATmega128单片机和智能显示终端的雷达训练评估辅助系统，详述了系统的硬件和软件设计。操作手点击智能显示终端中雷达装备操作按钮，单片机通过串口接收对应按钮的键码，发送给嵌入式雷达训练系统，同时控制智能显示终端显示页面翻转，实现用于训练评估的雷达机柜操作信息采集。该系统操作简单，具有良好的人机交互方式。

ATmega128单片机；智能显示终端；评估辅助系统；嵌入式雷达训练系统

随着嵌入式仿真训练在军事领域的研究与应用进一步扩大，以及在模拟训练中具有的特点和优势，利用嵌入式雷达模拟训练系统开展复杂电磁环境训练已然成为趋势，嵌入式雷达模拟训练系统采用实装注入模拟雷达视频信号的技术方式开展训练，然而由于机柜操作信息难以实现信息化采集，并用于保障雷达训练评估，雷达训练评估辅助系统可以模拟机柜上所有操作信息，选择操作后可将信息传送至嵌入式雷达模拟训练系统，训练系统响应操作输出相应的视频信号，为精确考核评估操作手水平提供信息来源。

1 系统总体设计

系统组成如图1所示，雷达评估辅助系统主要由智能显示终端和单片机组成，从图1中可知，数据通信部分主要利用串口通信，为减小电路的复杂性需要单片机具有两个串口，作为人机交互界面的智能显示终端，操作员可以选择雷达型号进入相应机柜操作信息，单片机通过串口1中断的通信方式接收智能显示终端的操作指令，并将操作信息通过串口传送给嵌入式雷达模拟训练系统中的训练评估模块，用于评估模块的信息采集，训练系统根据训练科目回送指令信息控制显示终端的模式切换和界面翻转。

2 系统硬件设计

2.1 ATmega128单片机

本设计的微控制器采用Atmel公司的ATmega128型单片机，它是一款基于AVR内核的，采用RISC（Reduced Instruction Set Computers）结构的增强型低功耗CMOS 8位微控制器，它拥有优化的消耗结构，在功耗相对较少的情况下，可以进行复杂的处理［5］。

优越的RISC结构使得单片机可以在一个时钟周期内完成133条指令，数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，在工作于8 MHz时性能高达8MIPS［6］。具有与IEEE1149.1标准兼容的JTAG接口，支持片内调试，作为程序执行代码的存储区，片上具有128 KB的系统内可编程Flash存储器，写/擦除周期的寿命高达10 000次。

2.2 智能显示终端

智能显示终端作为人机交互界面，采用的是北京迪文科技有限公司一款640×480分辨率、65 K彩色、5.6英寸的TFT屏幕的DMT64480T056_01WT型四线电阻式模拟触摸屏［4］。智能显示终端屏体部分主要由表面涂有一层透明导电层的有机玻璃，盖上一层内表面涂有透明导电层塑料层组成的多层复合薄膜，塑料层是通过外表面硬化处理光滑防刮的，导电层之间存在很多细小而且起到隔开绝缘作用的透明隔离点。智能显示终端的正常工作电压范围为4.5～26 V，灵敏度为5 g，响应速度为0.01 s［3］，符合考评及时性要求。

系统中使用的是智能显示终端配置文件工作模式，在该模式下可以实现智能显示终端根据配置文件自动切换界面以及上传触控键码。配置文件是由最多8 192条触控指令组成的二进制文件，每条触控指令长达16个字节，其定义如表1所示。触控界面图片可以通过专业图形工具根据用户需求和可操控性设计和制作的，其分辨率的选取应依据屏幕分辨率而定，智能显示终端装订界面图片后，为每页界面编制唯一的编号，在调试配置文件过程中只需对编号进行操作。具体操作就是将预先设置好的触控界面图片和配置文件，依据界面的跳转关系下载到智能显示终端中。

表1 触控界面配置指令定义Tab.1 Definition of touch interface configuration instructions

3 系统软件设计

3.1 界面跳转程序

设计中采用了触控界面自动跳转与程序控制跳转相结合的跳转方式。由表1可知，只需在编写配置指令时将Pic_Next的高字节置为0xFF就可以使界面不进行自动跳转，而利用上位机由串口指令控制界面进行跳转。图2中，主控界面是状态显示和设置界面，状态显示有雷达型号状态和雷达工作频点状态，设置有工作频点选择、变频操作选择。如果点击选择雷达型号，则上位机控制触控界面跳转到雷达型号列表界面，选中一个雷达型号后，触屏自动返回主控界面，并自动将雷达工作频点信息和变频操作更新。

图2 触控界面跳转关系图Fig.2 Touch interface jump relations

在点击任何参数设置按键时，串口显示终端将返回指令，传回按下按键的键码信息，上位机通过对键码的识别，得到相应的设置信息，如果需要的话可以操作触控界面进行转换。在触控按键编码方面，将同一设置项目的多个界面（不同数值选中）上的按键进行了同值同键码处理，这样简化了上位机的识别过程，同时也降低了程序设计的复杂度。

3.2 串口收发程序

由智能显示终端通过串口1传回的数据包含有触控键码信息，其指令长度为8 Byte，格式为：AA 78＜触控键码（2 Byte）＞CC 33 C3 3C，其中，AA为指令开始标志，78表示触控键码返回指令，CC 33 C3 3C为指令结束标志。控制触屏界面跳转的指令格式为：AA 70＜图片编号＞CC 33 C3 3C，与触控键码返回指令相似，AA为指令开始标志，CC 33 C3 3C为指令结束标志，70表示触控界面跳转指令，图片编号根据需要可取1 Byte或者2 Byte。按照指令格式的要求，可进行触控指令的收发。

图3 串口1接收程序流程图Fig.3 Frame of COM1 receive program

串口1接收程序流程如图3所示，图3中DUR1是单片机串口1的寄存器，用于接收串口信号，Receive是在程序中定义的数据寄存器，串口信号以Bit为单位传来后由DUR1寄存器接收，并赋值给Receive数据寄存器，接下来将对接收内容进行判断：如果接收内容为指令开始标志，将指令开始标志位flag置为1，将指令数组Order的计数器j清零，然后将该数据存入指令数组；如果接收内容不是指令开始标志，则由当前指令开始标志位判断是否属于指令的内容，如果flag为1则将数据存入数据寄存数组，然后将指令数组计数器j加1，并对j的值进行判断，如果j=8则说明8个字节的返回指令已经接收完毕，将指令数组寄存器j和指令开始标志位flag清零。

串口的发送程序较为简单，由键码识别程序根据键码及当前操作信息，控制串口1发送程序发送相应的触控界面跳转指令控制界面跳转，同时控制串口0发送当前训练操作人员操作信息。

3.3 键码识别程序

键码识别程序接收到指令数组以后，通过判断Order［0］位是否为0xAA来确认这是一个触控键码返回指令，而j=0是指令接收完毕的标志，只有当两个条件同时满足时才对该指令进行处理。根据触控键码返回指令格式，只需通过对Order［3］的值进行读取就可以识别出返回的触控键码。按照返回的触控键码，单片机发送相应的控制信息给型号选择接口程序、界面切换接口程序、频点切换接口程序、变频操作接口程序，同时在需要的情况下发送跳转指令至串口收发程序。在设计中虽然对触控键码进行了同值同码处理，将触控键码数量缩小到了最小值，但是触控键码仍然有一百多个。为了保证不重复发送跳转指令，接收指令和控制信息后，将Order［0］位清零。

图4 键码识别程序流程图Fig.4 Frame of key code identify program

4 结束语

文中设计的基于单片机和智能显示终端的雷达考评辅助系统，能够为嵌入式雷达模拟训练系统提供更为全面的操作信息，解决了训练系统评估模块难以全面采集操作员操作信息的问题，为全面评估雷达操作手复杂电磁环境下操作水平和反应能力提供信息保障。

［1］刘永辉，林平.嵌入式仿真技术及其军事应用研究［J］.军事运筹与系统工程，2010，24（4）:29.

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Design of radar training assessing-aided system based on microprocessor

YANG Li-yong，LIU Shao-qiang
（Unit 91336，Qinhuangdao 066326，China）

The radar training assessing-aided system based on ATmega128 MPU and Intelligent Display Terminal is designed in papar.The hardware and the software design of the system are introduced in detail.When the operation button of radar in the Intelligent Display Terminal is dropped by jockey，The key assignment information is received through the serial port by Microprocessor.At the same time，the Microprocessor sends to the Embeded Radar Training System，and controls Intelligent Display Terminal to overturn page.With a friendly human-computer interaction，the system is characterized by simple operation and realizes get radar operation information together in order to assess Training.

ATmega128 MPU；intelligent display terminal；assessing-aided system；embeded radar training system

TN409

A

1674－6236（2016）04-0179-03

2015-04-14 稿件编号：201504144

杨立永（1985—），男，天津蓟县人，硕士，助理工程师。研究方向：雷达仿真。