基于單片機的雷達訓練評估輔助系統設計

楊立永，劉少強

（中國人民解放軍91336部隊 河北 秦皇島 066326）

基于單片機的雷達訓練評估輔助系統設計

楊立永，劉少強

（中國人民解放軍91336部隊 河北 秦皇島 066326）

文中設計了基于ATmega128單片機和智能顯示終端的雷達訓練評估輔助系統，詳述了系統的硬件和軟件設計。操作手點擊智能顯示終端中雷達裝備操作按鈕，單片機通過串口接收對應按鈕的鍵碼，發送給嵌入式雷達訓練系統，同時控制智能顯示終端顯示頁面翻轉，實現用于訓練評估的雷達機柜操作信息采集。該系統操作簡單，具有良好的人機交互方式。

ATmega128單片機；智能顯示終端；評估輔助系統；嵌入式雷達訓練系統

隨著嵌入式仿真訓練在軍事領域的研究與應用進一步擴大，以及在模擬訓練中具有的特點和優勢，利用嵌入式雷達模擬訓練系統開展復雜電磁環境訓練已然成為趨勢，嵌入式雷達模擬訓練系統采用實裝注入模擬雷達視頻信號的技術方式開展訓練，然而由于機柜操作信息難以實現信息化采集，并用于保障雷達訓練評估，雷達訓練評估輔助系統可以模擬機柜上所有操作信息，選擇操作后可將信息傳送至嵌入式雷達模擬訓練系統，訓練系統響應操作輸出相應的視頻信號，為精確考核評估操作手水平提供信息來源。

1 系統總體設計

系統組成如圖1所示，雷達評估輔助系統主要由智能顯示終端和單片機組成，從圖1中可知，數據通信部分主要利用串口通信，為減小電路的復雜性需要單片機具有兩個串口，作為人機交互界面的智能顯示終端，操作員可以選擇雷達型號進入相應機柜操作信息，單片機通過串口1中斷的通信方式接收智能顯示終端的操作指令，并將操作信息通過串口傳送給嵌入式雷達模擬訓練系統中的訓練評估模塊，用于評估模塊的信息采集，訓練系統根據訓練科目回送指令信息控制顯示終端的模式切換和界面翻轉。

2 系統硬件設計

2.1 ATmega128單片機

本設計的微控制器采用Atmel公司的ATmega128型單片機，它是一款基于AVR內核的，采用RISC（Reduced Instruction Set Computers）結構的增強型低功耗CMOS 8位微控制器，它擁有優化的消耗結構，在功耗相對較少的情況下，可以進行復雜的處理［5］。

優越的RISC結構使得單片機可以在一個時鐘周期內完成133條指令，數據吞吐率高達1 MIPS/MHz，在工作于8 MHz時性能高達8MIPS［6］。具有與IEEE1149.1標準兼容的JTAG接口，支持片內調試，作為程序執行代碼的存儲區，片上具有128 KB的系統內可編程Flash存儲器，寫/擦除周期的壽命高達10 000次。

2.2 智能顯示終端

智能顯示終端作為人機交互界面，采用的是北京迪文科技有限公司一款640×480分辨率、65 K彩色、5.6英寸的TFT屏幕的DMT64480T056_01WT型四線電阻式模擬觸摸屏［4］。智能顯示終端屏體部分主要由表面涂有一層透明導電層的有機玻璃，蓋上一層內表面涂有透明導電層塑料層組成的多層復合薄膜，塑料層是通過外表面硬化處理光滑防刮的，導電層之間存在很多細小而且起到隔開絕緣作用的透明隔離點。智能顯示終端的正常工作電壓范圍為4.5～26 V，靈敏度為5 g，響應速度為0.01 s［3］，符合考評及時性要求。

系統中使用的是智能顯示終端配置文件工作模式，在該模式下可以實現智能顯示終端根據配置文件自動切換界面以及上傳觸控鍵碼。配置文件是由最多8 192條觸控指令組成的二進制文件，每條觸控指令長達16個字節，其定義如表1所示。觸控界面圖片可以通過專業圖形工具根據用戶需求和可操控性設計和制作的，其分辨率的選取應依據屏幕分辨率而定，智能顯示終端裝訂界面圖片后，為每頁界面編制唯一的編號，在調試配置文件過程中只需對編號進行操作。具體操作就是將預先設置好的觸控界面圖片和配置文件，依據界面的跳轉關系下載到智能顯示終端中。

表1 觸控界面配置指令定義Tab.1 Definition of touch interface configuration instructions

3 系統軟件設計

3.1 界面跳轉程序

設計中采用了觸控界面自動跳轉與程序控制跳轉相結合的跳轉方式。由表1可知，只需在編寫配置指令時將Pic_Next的高字節置為0xFF就可以使界面不進行自動跳轉，而利用上位機由串口指令控制界面進行跳轉。圖2中，主控界面是狀態顯示和設置界面，狀態顯示有雷達型號狀態和雷達工作頻點狀態，設置有工作頻點選擇、變頻操作選擇。如果點擊選擇雷達型號，則上位機控制觸控界面跳轉到雷達型號列表界面，選中一個雷達型號后，觸屏自動返回主控界面，并自動將雷達工作頻點信息和變頻操作更新。

圖2 觸控界面跳轉關系圖Fig.2 Touch interface jump relations

在點擊任何參數設置按鍵時，串口顯示終端將返回指令，傳回按下按鍵的鍵碼信息，上位機通過對鍵碼的識別，得到相應的設置信息，如果需要的話可以操作觸控界面進行轉換。在觸控按鍵編碼方面，將同一設置項目的多個界面（不同數值選中）上的按鍵進行了同值同鍵碼處理，這樣簡化了上位機的識別過程，同時也降低了程序設計的復雜度。

3.2 串口收發程序

由智能顯示終端通過串口1傳回的數據包含有觸控鍵碼信息，其指令長度為8 Byte，格式為：AA 78＜觸控鍵碼（2 Byte）＞CC 33 C3 3C，其中，AA為指令開始標志，78表示觸控鍵碼返回指令，CC 33 C3 3C為指令結束標志。控制觸屏界面跳轉的指令格式為：AA 70＜圖片編號＞CC 33 C3 3C，與觸控鍵碼返回指令相似，AA為指令開始標志，CC 33 C3 3C為指令結束標志，70表示觸控界面跳轉指令，圖片編號根據需要可取1 Byte或者2 Byte。按照指令格式的要求，可進行觸控指令的收發。

圖3 串口1接收程序流程圖Fig.3 Frame of COM1 receive program

串口1接收程序流程如圖3所示，圖3中DUR1是單片機串口1的寄存器，用于接收串口信號，Receive是在程序中定義的數據寄存器，串口信號以Bit為單位傳來后由DUR1寄存器接收，并賦值給Receive數據寄存器，接下來將對接收內容進行判斷：如果接收內容為指令開始標志，將指令開始標志位flag置為1，將指令數組Order的計數器j清零，然后將該數據存入指令數組；如果接收內容不是指令開始標志，則由當前指令開始標志位判斷是否屬于指令的內容，如果flag為1則將數據存入數據寄存數組，然后將指令數組計數器j加1，并對j的值進行判斷，如果j=8則說明8個字節的返回指令已經接收完畢，將指令數組寄存器j和指令開始標志位flag清零。

串口的發送程序較為簡單，由鍵碼識別程序根據鍵碼及當前操作信息，控制串口1發送程序發送相應的觸控界面跳轉指令控制界面跳轉，同時控制串口0發送當前訓練操作人員操作信息。

3.3 鍵碼識別程序

鍵碼識別程序接收到指令數組以后，通過判斷Order［0］位是否為0xAA來確認這是一個觸控鍵碼返回指令，而j=0是指令接收完畢的標志，只有當兩個條件同時滿足時才對該指令進行處理。根據觸控鍵碼返回指令格式，只需通過對Order［3］的值進行讀取就可以識別出返回的觸控鍵碼。按照返回的觸控鍵碼，單片機發送相應的控制信息給型號選擇接口程序、界面切換接口程序、頻點切換接口程序、變頻操作接口程序，同時在需要的情況下發送跳轉指令至串口收發程序。在設計中雖然對觸控鍵碼進行了同值同碼處理，將觸控鍵碼數量縮小到了最小值，但是觸控鍵碼仍然有一百多個。為了保證不重復發送跳轉指令，接收指令和控制信息后，將Order［0］位清零。

圖4 鍵碼識別程序流程圖Fig.4 Frame of key code identify program

4 結束語

文中設計的基于單片機和智能顯示終端的雷達考評輔助系統，能夠為嵌入式雷達模擬訓練系統提供更為全面的操作信息，解決了訓練系統評估模塊難以全面采集操作員操作信息的問題，為全面評估雷達操作手復雜電磁環境下操作水平和反應能力提供信息保障。

［1］劉永輝，林平.嵌入式仿真技術及其軍事應用研究［J］.軍事運籌與系統工程，2010，24（4）:29.

［2］崔建竹，盛驥松.注入式雷達信號仿真技術［J］.艦船電子對抗，2007，30（5）:75-78.

［3］北京迪文科技有限公司.HMI產品線應用指南［Z］.2008.

［4］羅敏.基于PLC和觸摸屏的紙廠污水控制系統［J］.機電工程技術，2009，38（11）：50-52.

［5］王孝洪，徐振宇，莫鴻強，等.基于Atmega128單片機的數字化地下管線定位儀 ［J］.計算機測量與控制，2009，17（9）：1860-1964.

［6］周俊杰.嵌入式C編程與Atmel AVR［M］.北京：清華學出版社，2003.

［7］劉榮林，劉亞坤，武華，等.基于ARM嵌入式觸摸屏的設計與研究［J］.內蒙古大學學報（自然科學版），2009，40（6）：708-711.

［8］朱飛，楊平.AVR單片機C語言開發入門與典型實例［M］.北京：人民郵電出版社，2008：282-283.

Design of radar training assessing-aided system based on microprocessor

YANG Li-yong，LIU Shao-qiang
（Unit 91336，Qinhuangdao 066326，China）

The radar training assessing-aided system based on ATmega128 MPU and Intelligent Display Terminal is designed in papar.The hardware and the software design of the system are introduced in detail.When the operation button of radar in the Intelligent Display Terminal is dropped by jockey，The key assignment information is received through the serial port by Microprocessor.At the same time，the Microprocessor sends to the Embeded Radar Training System，and controls Intelligent Display Terminal to overturn page.With a friendly human-computer interaction，the system is characterized by simple operation and realizes get radar operation information together in order to assess Training.

ATmega128 MPU；intelligent display terminal；assessing-aided system；embeded radar training system

TN409

A

1674－6236（2016）04-0179-03

2015-04-14 稿件編號：201504144

楊立永（1985—），男，天津薊縣人，碩士，助理工程師。研究方向：雷達仿真。