Обоснование выбора технических средств

Основным элементом в системе управления измерительной части Р2- «Растр» является микроконтроллер, на который возлагаются все управляющие и анализирующие функции автоматизированной системы. В обязанности микроконтроллера (МК) входит:

- при получении команды «Калибровка» управлять в автоматическом режиме аттенюатором на входе измерительной части, для получения калиброванного входного сигнала мощности; в автоматическом режиме подбирать по определенному алгоритму оптимальный коэффициент усиления для установки продетектированного сигнала в рабочий для АЦП диапазон; после измерения учесть установленный коэффициент усиления для восстановления истинного значения входного напряжения; принять и расположить в памяти калибровочную таблицу соответствия измеренного напряжения входной мощности;

- при получении команды «Измерение», управляя АЦП и демультиплексорами подобрать оптимальный коэффициент усиления входного сигнала, измерить его, усреднив за 8 измерений; по таблице соответствия измеренного напряжения входной мощности определить необходимое значение входного сигнала и передать его в управляющий компьютер для дальнейшей обработки и отображения.

На измерительный модуль Р2- накладываются, как уже отмечалось выше, кроме требований к точности производимых измерений еще и временные ограничения (400 мкс на производство одного измерения), поэтому чтобы справляться с вышеуказанными обязанностями в ограниченный промежуток времени необходим достаточно быстродействующий микроконтроллер. Для обеспечения необходимой скорости обмена необходимо наличие быстродействующих портов ввода-вывода, а учитывая то, что информация будет передаваться за пределы конструктивного расположения МК этот порт ввода-вывода должен быть последовательным, так как он более помехоустойчив. МК должен иметь достаточно внутренней памяти программ для размещения в ней программы реализующей вышеперечисленные функции, внутренней памяти данных для размещения в ней таблиц перекодировок и таблицы соответствия измеренного напряжения входной мощности (объемом 2 кбайта) и внутренней ОЗУ для выполнения промежуточных расчетов. И наконец, МК должен иметь соответствующий размер корпуса для размещения на печатной плате ограниченных размеров. У МК должна быть реальная цена.

Среди наиболее крупных производителей МК 51-ой серии, а именно эта серия функционально наиболее подходит для реализации вышеперечисленных функций, так как МК этой серии представляют собой полностью самостоятельные и функционально законченные МК, можно выделить таких производителей как Intel, Siemens, Atmel и некоторых других.

МК выпускаемые фирмой Intel серии 80C251SB(SQ), 83C251SA(SB,SP,SQ), 87C251SA(SB,SP,SQ) представляют собой довольно мощные МК с огромными возможностями расширения внешней памяти (до 1 Мбайта), с четырьмя 8 битными портами ввода-вывода и так далее, но они имеют и существенные недостатки: ни в одном из перечисленных МК нет одновременно ПЗУ и ППЗУ (а это, как отмечалось выше, необходимо); частота работы этих МК 16 МГц, недостаточна для решения поставленной выше задачи.

Фирма Atmel выпускает МК AT89 8XC51 серии среди которых можно выделить МК AT89S8252-24QC, наиболее удовлетворяющий всем предъявляемым требованиям.

Некоторые технические характеристики этого МК приведены ниже:

- рабочая частота 24 МГц;

- МК AT89S8252-24QC имеет планарный корпус размером не более 1,5´1,5 см;

- 8 Кб перепрограммируемой по последовательному каналу Flash памяти программ (1000 циклов записи);

- высокоскоростной последовательный интерфейс (SPI);

- 2 Кб электрически стираемой/записываемой памяти данных EEPROM (100 000 циклов записи);

- 256 байт внутренней ОЗУ;

- 4 восьми битных независимых параллельных порта или 32 программируемые линии ввода/вывода;

- три 16-битных таймера/счетчика;

- программируемый последовательный канал (UART);

- поддержка режимов энергосбережения.

Структурная схема МК AT89S8252-24QC представлена на рисунке 4.2.

    Вторым по значимости элементом схемы можно считать АЦП, в качестве которого выбран 12 битный АЦП AD7893-AR2 фирмы Analog Devices. Главным достоинством которого можно считать высокую скорость преобразования (порядка 6 мкс) и поддержку последовательного интерфейса.

    Детекторная головка выбрана фирмы Hewlett Packard. HSCH-5336 серии HSCH-5300 – диоды Шоттки для детекторов с рабочей частотой детектирования (1 – 26) ГГц.