基于FPGA的微波輻射計(jì)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　1.2.3 系統(tǒng)開關(guān)控制電路

　　系統(tǒng)開關(guān)控制電路包括系統(tǒng)上下電和噪聲源開關(guān)控制電路兩部分。其中，系統(tǒng)上下電通過四觸點(diǎn)磁保持繼電器及ULN2003A構(gòu)成的驅(qū)動電路控制，該磁保持繼電器有2個(gè)線圈：1個(gè)置位線圈Set和1個(gè)復(fù)位線圈Reset，均通過脈沖觸發(fā)。當(dāng)繼電器Set端出現(xiàn)上升沿時(shí)，繼電器吸合，系統(tǒng)上電；當(dāng)繼電器Reset端出現(xiàn)上升沿時(shí)，繼電器斷開，系統(tǒng)下電。由于繼電器在切換瞬間電流較大，因此需要外加驅(qū)動電路，由ULN2003A構(gòu)成[3]。此種繼電器具有保持功能，一旦置位或復(fù)位，即使線圈斷電，繼電器仍保持原狀態(tài)，從而降低了功耗。

　　1.2.4 電平轉(zhuǎn)換電路

　　由于FPGA設(shè)計(jì)采用的是LVTTL電平，而數(shù)據(jù)采集電路及AGC自動增益控制電路采用的是5VCMOS電平，LVTTL的高低電平為：

　　可見，LVTTL信號與CMOS信號不可直接互聯(lián)，因此設(shè)計(jì)選用TI公司的SN74ALVC164245芯片(具有三態(tài)輸出的16 bit 3.3 V到5 V電平轉(zhuǎn)換收發(fā)器)實(shí)現(xiàn)LVTTL與CMOS電平的互聯(lián)。

　　1.2.5 總線接口電路

　　總線接口電路通過串行通信接口實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信，由MAX232完成TTL電平到EIA的電平轉(zhuǎn)換，硬件電路如圖5所示。

　　2 數(shù)控系統(tǒng)FPGA軟件設(shè)計(jì)

　　FPGA軟件部分包括總線控制模塊、天線驅(qū)動接口模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、AGC模塊和系統(tǒng)開關(guān)控制模塊5部分，使用同一時(shí)鐘進(jìn)行同步處理，控制其他電路共同完成微波輻射計(jì)的冷熱源定標(biāo)、數(shù)據(jù)采集和工作狀態(tài)控制等功能。FPGA軟件信息流程圖如圖6所示。

　　其中，總線控制模塊包括初始化配置模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和中斷處理模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)傳輸科學(xué)數(shù)據(jù)包，包括定標(biāo)數(shù)據(jù)、科學(xué)數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)；中斷處理模塊負(fù)責(zé)傳輸工程遙測包的數(shù)據(jù)注入和內(nèi)部指令注入，分別存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)并設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位，控制微波輻射計(jì)各部分運(yùn)行狀態(tài)。