本文詳細介紹系統體系結構，軟硬件設計方案及監控平臺設計。實踐證明，該系統具有穩定性高，測溫及時、準確，低功耗低成本等特點，能夠有效保障雷達發射組件的安全。

1.引言

目前大部分雷達發射機采用全固態發射機，該發射機具有集成化程度高、發射功率大、產生熱量大、工作溫度高等特點。有資料表明，在全固態雷達發射機中，功率晶體管的結溫每增加10℃，發射機的可靠性就下降60%.當前，在雷達系統中，普遍采用空調系統對雷達發射機組件進行溫度調節，而空調系統只能按照常規固有模式運行，不能根據季節環境溫度以及發射機工作過程中溫度的變化進行智能調節，將發射機溫度控制在合理的范圍內，造成降溫效果不理想，影響發射機的性能和使用壽命。

針對上述問題，本文設計一種能夠實時監測和控制雷達發射機工作環境溫度的測控系統。該系統以PIC18F87K90單片機為控制器，采集雷達發射機各測溫點的溫度值，并通過RS485總線發送到雷達監控計算機，當監測溫度超過設定閾值時，能夠及時發出預警提示；同時在雷達監控平臺界面上，能夠對空調系統的溫度進行控制，達到快速、有效降溫的目的，從而使雷達發射機工作在適宜的環境中，保證發射機的安全，延長發射機的使用壽命。

2.系統結構設計及系統工作流程

2.1 系統結構設計

雷達發射機溫度測控系統由監控計算機、監控測控板、溫度傳感器節點和發射機空調系統組成。

監控計算機：本溫度測控平臺運行在監控計算機上，監控計算機通過RS485總線與監控測控板通信，具有實時監控、數據統計分析、監控設備管理、溫度控制和報警等功能。

監控測控板：主要集成了PIC18F87K90單片機、RS485總線接口、單總線接口、紅外發射器及相應的指示燈等。溫度傳感器集成在測溫電纜中并掛在單總線接口上，通過單總線自動搜索、定位所有在線溫度傳感器，實現對溫度數據的傳輸和傳感器故障的自檢功能。PIC18F87K90單片機完成溫度數據采集，通過RS485將數據上傳給監控計算機，同時接收來自監控計算機的控制命令，執行相應的操作。

溫度傳感器節點：由MCU和溫度傳感器組成，布置在發射機的工作環境中，偵測發射機組件各部位的溫度數據，通過單總線方式與監控測控板通信。每個傳感器節點含有3個~5個數字溫度傳感器DS18B20,各個溫度傳感器之間以并聯方式通過電纜相連。測溫電纜的水平、垂直距離應控制在一定的范圍內，以達到及時監測發射機各測溫點溫度的變化。

雷達發射機及空調系統：在雷達發射機方艙安裝了兩個空調設備，以便于對雷達發射組件進行降溫，把發射組件的工作控制在理想的工作環境下。

2.2 系統工作流程

系統搭建完成后，監控測控板定時采集發射機組件各測溫點的溫度值，單片機將溫度數據按照串口通訊協議進行打包，上傳給監控計算機；監控計算機對數據進行解析、處理、分析，將處理后的各測溫部位的溫度值顯示在監控界面上，同時與各部位的溫度值相比較，當連續3次都超過設定的閾值，則報警；之后通過界面上的空調溫度設置按鈕對各部位的空調設備進行溫度控制，以達到監測和控制雷達發射機組件溫度的目的。

3.系統硬件設計

3.1 PIC18F87K90簡介

P I C 1 8 F 8 7 K 9 0單片機是一款低功耗工作的單片機，其最高工作頻率可以達到64MHz,內部含有豐富的Flash ROM、SRAM、E2PROM存儲資源，同時含有串口、定時器等外設資源，該芯片經過適當外圍電路擴展，可以滿足本溫度測控系統的要求。如圖1:

3.2 DS18B20簡介

DS18B20芯片是DALLAS公司生產的一款數字式測溫傳感器，廣泛應用于各種測溫系統中，其分辨率可以從9-12位選擇，最高精度為±0.0625℃，測溫范圍為-55-125℃，可以采用外部供電/寄生供電，每片DS18B20有獨一無二的序列號。同時該芯片支持單總線操作技術，使得本系統的線路簡單、硬件開銷小、簡化系統的硬件設計復雜度，便于總線的擴展和維護。

3.3 硬件設計方案

本系統的硬件模塊包括單總線多點溫度采集模塊、單片機控制解析模塊以及紅外線遙控模塊，其硬件結構圖如圖2所示。具體功能描述如下：

（1）單總線多點溫度采集模塊

測溫電纜通過單總線接口接入監控測控板，再通過I/0口將溫度數據送入單片機。單片機中的溫度采集模塊按照設定的溫度采樣間隔定時從單總線上采集各測溫點的溫度值，按協議方式對數據進行打包處理，再通過RS485總線上傳給監控計算機。

（2）單片機控制解析模塊

單片機接收到來自監控計算機的控制命令后，按照RS485通信協議進行解析，將解析出的控制命令按照紅外數據通信協議，打包成相應的控制命令，發給編碼和調制模塊。

（3）紅外線遙控模塊

此模塊由編碼及調制電路和紅外發光二極管組成。單片機發出的控制信號，經編碼后，再將該編碼信號調制為38KHz的方波，然后將已調波放大，驅動紅外發光二極管，得到紅外遙控脈沖序列信號。

4.系統監控平臺軟件設計

監控平臺是用戶操作的最終界面體現。操作人員通過監控平臺對監控數據進行分析、處理，并利用監控平臺發出各種控制指令。監控平臺采用客戶/服務器（B/S）方式開發，與雷達監控的其他功能集成在一個界面上。

4.1 系統監控平臺主要功能

監控平臺的主要功能有實時監控顯示功能、統計分析功能、溫度報警功能、空調溫度設置功能、采樣間隔設置功能、溫度閾值設置功能和檢測設備管理功能等。

具體功能描述如下：

（1）實時監控顯示功能

在監控界面上，實時顯示處理的各測溫點的溫度數據。

（2）統計分析功能

將采集上來的溫度數據，按照一定的方法分析、處理后，將溫度值與設置的閾值比較，統計連續超出閾值的次數，作為判斷是否報警的依據。

（3）溫度報警功能

當連續超出閾值次數超過3次時，在監控界面上進行報警提示。

（4）空調溫度設置功能

操作員根據報警提示或個人經驗，在界面上進行空調溫度設置，達到控制空調的目的。

（5）采樣間隔設定功能

在界面上進行采樣間隔設置，來控制單片機的采樣頻率。

（6）溫度閾值設置功能

根據發射機組件各溫度部位的特點，對各測溫部位分別進行溫度閾值設置。

（7）檢測設備管理功能

主要針對硬件設備進行檢測，如溫度傳感器，監控測控板，如發生故障，在監控界面上進行設備故障報警。

4.2 串口通信協議

串口通信用于單片機與監控計算機通信。協議格式為：

協議字頭標志為0x5a5a5a5a,占用4個字節；控制符占1個字節；數據長度用來記錄數據個數，占2個字節；數據段是傳輸的數據內容；CRC校驗用來檢驗數據的正確性，占2個字節；結束符表示命令結束，定義為0x16e916e9,占4個字節。

4.3 系統界面設計

圖3是雷達監控平臺的主界面，該主界面的右下角為雷達發射機測控系統的監控界面，其它部分為雷達另外一些監控功能的界面。通過該界面可以看到雷達發射組件各測溫點的溫度值。若溫度超過設置的閾值會有報警提示，從而在界面上對該部位的空調溫度進行重新設置。

4.4 測試結果對比、分析

當測溫結果連續3 次超過設定的閾值時，在界面上進行報警提示，如圖4所示，此時對空調進行降溫控制，一段時間后，溫度降到閾值范圍內，報警提示消除如圖5所示。

圖4和圖5對降溫前后的溫度結果進行了對比，表明通過界面可以直觀監控發射機組件各測溫點的溫度，同時可從界面上方便的控制各測溫點空調的溫度，起到有針對性的為發射機組件降溫的目的。

5.結束語

本文將單片機與溫度傳感器組成的測溫系統應用到雷達發射機組件的溫度控制中，實現了對雷達發射機組件各部位溫度的實時監測與控制。監控平臺軟件采用了模塊化、對象化和分布計算的設計方法，便于組裝、擴展，具有很高的靈活性。雷達發射機測控系統解決了傳統監控方式的非實時性、人工現場操作、控制不靈活等缺點，能夠及時發現雷達發射機組件的溫度異常，方便設置空調溫度，達到快速、有效的降低發射機溫度的目的。本系統設計完成后，經過兩個月的試用，運行狀況良好，達到了預期設計要求。