MSP430单片机实现微波成像系统的扫描控制与数据
MSP430单片机实现微波成像系统的扫描控制与数据采集
微波辐射成像系统要求在恶劣的环境和天气下长期稳定地进行天线扫描成像，所以要求系统设备用于天线扫描控制及数据采集的电路尽量简单、稳定。基于以上的要求，采用了TI公司所生产的MSP430F149型超低功耗FLASH单片机作为这套系统的从机部分，该单片机有60KB的FLASH存储器和 2KB的RAM存储器，可以在一台PC及JTAG控制器的帮助下实现程序的下载，完成程序调试。
系统采用主从式计算机进行工作，其中主机采用PC机进行人机对话以及实时成像，从机采用MSP430F149单片机进行步进电机的智能控制以及高速数据采集，主从机之间采用RS232串行通信端口进行通信。成像时，先由PC机送出命令参数，再由单片机根据命令发出相应的控制信号通过驱动放大电路进入电机，分别或者同时控制两台电机的转向与转速，使得辐射计天线进行自动扫描，同时辐射计将接收到的信号进行积分后输入到
MSP430单片机集成的12位 ADC的模拟信号输入通道，进行12位的A/D转换，然后由单片机通过串口发送程序送入主机存储并显示相应的伪彩色图像。
使用
MSP430F149的P1端口来控制两个电机，每次输出的是一个字节，它的高三位控制水平电机，中间三位控制纵向电机。由于控制电机驱动柜要求的驱动信号电平和信号电流比单片机I/O口输出的信号电平和电流都高，同时为了使单片机的输出电平不受驱动放大电路的影响，使用了两片光电耦合器 TLP521为电机驱动电路提供驱动信号。
MSP430F149具有12位ADC，辐射计输出信号可直接送入该单片机进行12位A/D转换而无需外围扩展A/D转换芯片，多种不同的采样模式可以有效降低软件的复杂度。由于需要定时利用单个通道接收信号，因此采用单通道单次采样的模式进行数据采集
在微波成像系统中，为了防止电机的失步，保证天线扫描场景与PC机所成图像场景一致必须在单片机上外加定位电路，使得天线扫描一周后能够确定天线的零位，在天线的转台上安装一个撞针，并接单片机的P2.0端口，平时保持开路状态，P2.0端口保持高电平，当天线旋转至零位时，撞针与地线接触，发生短路，P2.0端口电平变为0V，单片机检测到电平发生跳变，使单片机产生中断信号，由此判定天线是否到零位。
其中
MSP430单片机要完成的工作有：接收主机发送的命令参数，利用机内的定时器定时中断，中断处理程序决定是否驱动电机走一步或采样一点;要采样一点，从数据端口读入辐射计接收机的输出信号并进行A/D转换，要驱动步进电机走一步，对片上I/O端口发出一个驱动脉冲。以上的操作周期为毫秒级。单片机与PC机通过串行通信端口进行数据交换
由于两电机的转速，转动时机都不相同，因而保证它们的连续变相就十分重要，否则，电机的转动就不会平稳，容易损坏，因此要有精确的时钟定时装置对系统的电机控制和数据采集部分进行中断操作，才能使两台电机分别或者同时平稳的运行，采样位置准确。在程序中采用了
MSP430单片机片内的16位定时器 Timer_A进行定时中断，当程序运行时，首先根据主机发送的命令参数计算出扫描和采样所需要的定时时间，然后预置相应的定时器最大计数值，定时器从0计数至最大值时发生中断，进入中断子程序，根据程序设定的标志位mxy判断是水平还是垂直电机转动，如果要控制水平电机，函数，该函数读出P1端口前三位，根据其值确定下一相的控制字cw，同时，该函数返回改变后的cw值，可供下一次调用。如果要控制纵向电机，函数读出P1端口中间三位，它也返回改变后的cw值，然后驱动电机走一步，执行完毕后返回主程序。当电机走过相应的采样步数后，程序发生中断，进入采样处理程序。
