基于FPGA的微波辐射计数控系统设计与实现

AD976A进行数据采集时，置CS引脚固定为低电平，则转换时序由R/C信号的下降沿控制，信号脉冲宽度至少为50 ns。当R/C变为低电平时，BUSY信号也变为低电平，标志转换结束，则移位寄存器中的数据被更新的二进制补码替代，其中，R/C控制端由FPGA的I/O端口进行控制。

1.2.2 AGC自动增益控制电路

AGC自动增益控制电路由5个两通道D/A转换器AD7247和隔离驱动电路组成，硬件电路如图4所示。由FPGA对数据采集电路采集的微波辐射计冷源和热源定标值进行判断，为AGC自动增益控制电路提供有效的AGC调整值，通过D/A转换器及隔离驱动电路后提供给微波辐射计的接收机单元。其中，5个D/A转换器并联为微波辐射计10个通道提供AGC调整值，片选信号和转换信号由FPGA的I/O端口进行控制。

1.2.3 系统开关控制电路

系统开关控制电路包括系统上下电和噪声源开关控制电路两部分。其中，系统上下电通过四触点磁保持继电器及ULN2003A构成的驱动电路控制，该磁保持继电器有2个线圈：1个置位线圈Set和1个复位线圈Reset，均通过脉冲触发。当继电器Set端出现上升沿时，继电器吸合，系统上电；当继电器Reset端出现上升沿时，继电器断开，系统下电。由于继电器在切换瞬间电流较大，因此需要外加驱动电路，由ULN2003A构成[3]。此种继电器具有保持功能，一旦置位或复位，即使线圈断电，继电器仍保持原状态，从而降低了功耗。

1.2.4 电平转换电路

由于FPGA设计采用的是LVTTL电平，而数据采集电路及AGC自动增益控制电路采用的是5VCMOS电平，LVTTL的高低电平为：

可见，LVTTL信号与CMOS信号不可直接互联，因此设计选用TI公司的SN74ALVC164245芯片(具有三态输出的16 bit 3.3 V到5 V电平转换收发器)实现LVTTL与CMOS电平的互联。

1.2.5 总线接口电路

总线接口电路通过串行通信接口实现数控系统与远程计算机的数据通信，由MAX232完成TTL电平到EIA的电平转换，硬件电路如图5所示。

2 数控系统FPGA软件设计

FPGA软件部分包括总线控制模块、天线驱动接口模块、数据采集模块、AGC模块和系统开关控制模块5部分，使用同一时钟进行同步处理，控制其他电路共同完成微波辐射计的冷热源定标、数据采集和工作状态控制等功能。FPGA软件信息流程图如图6所示。

作者：张 瑜，张升伟   来源：电子工程世界