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基于AVR单片机的卫星地面测控系统设计

2012年02月13日 ?? 收藏1

软件实现

单片机软件

运行在单片机的底层软件主要负责ADC的采集、DAC的输出以及串口的通信,下面详细介绍各个部分:

1、 光栅频率测量:测量模拟基准一个周期内的光栅个数

在程序中,每次进入外中断0的处理程序void int0_isr(void)(即基准脉冲上升沿到来时)调用void do_gd_opt_frq()函数测量光栅频率。

在do_gd_opt_frq ()函数中,先把前一次读取计数器1的计数值保存在全局变量time1_prev中,再读取计数器1的值并保存在time1_next中,因为两次中断的间隔就是模拟基准的周期,有一个光栅脉冲计数器1就加1,所以,前后两次的差值就是一个模拟基准周期内光栅的个数。

2、 模拟基准幅度

在INT0的中断处理函数中置一个全局标志refoa_gd_flag = 0xff,在一个100?s的定时器的中断处理函数中查询此全局标志,若置位,则对模拟基准的ADC通道连续采样400次,采样后清 refoa_gd_flag标志并置采样结束的标志refoa_gd_finished = 0xff。在主程序main()函数中不断查询refoa_gd_finished标志,若置位,则调用do_refoa_high()函数求出模拟基准幅度,然后清标志。在do_refoa_high()函数中求出采样400个点中的最大值和最小值,两者之差即为模拟基准幅度。

3、 模拟基准周期:测量一个模拟基准周期的毫秒值

在一个1ms的定时器溢出中断处理函数中,全局的计数变量ref_gd_count加1,ref_gd_count初始化为0。在外中断0的处理函数 int0_isr()中读取ref_gd_count的值,即为模拟基准的周期,再把ref_gd_count清零。这样,只有第一次测量值是无效的,以后均为有效的模拟基准周期。

4、 模拟基准宽度

在INT0的中断处理函数中置全局变量refoa_width_gd_ count=0,在100?s的定时器中断中查询外中断0的引脚是否为高电平,是高电平则refoa_width_gd_count加1,直至变为低电平,refoa_width_gd_ count的值就是模拟基准的宽度。

5、 电地球波

在do_ein()函数中处理工控机串口传过来的电地球波信息,如果是停止电地球波命令(state=0),通过DA电地球波直接输出高电平并清除电地球波使能标志位ein_gd_enable。如果是开始电地球波命令(state=1),把相位、宽度、幅值、斜率等信息赋给全局变量保存,并且计算出步距和斜率上各个点的输出值,置位电地球波使能标志 ein_gd_enable。

电地球波的产生是以模拟基准为基准的,在INT0的中断处理函数中设置计数器的比较中断并使能。

图3中, T0与T1 之间是地球波的相位,T2与T5之间是地球波的宽度。在T1时刻进入计数器1的比较中断timer1_compa_isr(),全局变量 ein_count_gd初始化为0,若ein_count_gd不等于1,则设置比较中断寄存器初值为下一步距点,并通过DA输出,若下一个比较中断到来ige ein_count_gd不等于1,则继续设置比较中断寄存器初值为下一个步距,并输出幅值,直到斜率上所有的幅值输出完毕,置ein_count_gd 等于1并设置比较中断寄存器,使T4进入比较中断。T4进入比较中断,并按照前述方法输出斜率上所有的幅值,完毕则禁止比较中断并置 ein_count_gd=0xff。

地球波的相位

ADC采集和串口通信比较简单,这里不再赘述。

软件编译与下载

由于单片机程序是采用C语言设计完成的,因此,需要用Image Craft公司的ICCAVR编译器进行编译,生成COF文件,再用AVR STUDIO调试软件和双龙公司的AVR JTAG仿真器进行调试。调试完成后,利用单片机的JTAG接口写入内部闪存即可。

上位工控机软件

运行在工控机上的软件主要负责处理AVR单片机通过串口传送过来的数据并进行超差、报警的检查,然后把数据存储在ACCESS数据库中,以便查看。该软件能够设置电地球波的幅度、宽度、相位,并能自主控制电地球波的产生或停止。

上位工控机软件采用VC6.0编写,其中的数据库部分采用ADO技术。ADO是Microsoft公司为最新和最强大的数据访问范例 OLE DB 而设计的,是一个便于使用的应用程序层接口。ADO 最主要的优点是易于使用、速度快、内存支出少且磁盘遗迹小。

结语

采用Atmel公司的AVR系列单片机进行系统设计,其外围设备丰富、集成开发环境简单易用、支持在线仿真等特点使得系统的开发周期大大缩短。本文介绍的系统使用了很多Atmega128的外围资源,并通过Atmega128提供的定时计数器的比较中断解决了系统设计中的难题。


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ADC? DAC? 串口通信? 定时计数器?

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