原标题：基于MCS-51单片机的微波脉冲功率测试系统设计方案

基于MCS-51单片机、HD7279A智能控制芯片以及MC1433 A/D转换器的微波脉冲功率测试系统设计方案是一个复杂但功能强大的系统，它结合了单片机的控制与计算能力、智能控制芯片的接口便利性以及高精度A/D转换器的数据采集能力。以下是对该设计方案的详细阐述，包括主控芯片的型号、在设计中的作用以及系统各部分的详细设计。

一、引言

微波脉冲功率测试系统广泛应用于通信、雷达、电子对抗等领域，对微波信号的功率进行精确测量是确保设备性能的关键。本设计方案采用MCS-51系列单片机作为主控芯片，结合HD7279A智能控制芯片和MC1433 A/D转换器，设计了一套基于平均功率法的微波脉冲功率测试系统。

二、主控芯片型号及作用

1. MCS-51系列单片机

型号选择：本设计选用89C51单片机作为主控芯片。89C51是Intel公司生产的MCS-51系列单片机中的一种，具有高性能、低功耗、易扩展等特点。它属于51子系列，内部集成了4KB的Flash ROM，可用于存储程序代码；同时，它还拥有128字节的RAM，用于数据存储和程序执行过程中的临时变量存储。

在设计中的作用：

• 控制与计算能力：89C51单片机负责整个系统的控制与数据处理。它根据预设的程序流程，控制测量模块中的各个设备（如衰减器、定向耦合器等）进行工作，并接收来自A/D转换器的数字信号进行进一步处理。

• 人机接口：通过HD7279A智能控制芯片，89C51单片机能够管理LED显示器和键盘，实现人机交互。用户可以通过键盘输入参数、查看测量结果，系统则通过LED显示器显示相关信息。

• 串行通信：89C51单片机内置串行通信接口，支持RS-232标准，可以方便地与PC机或其他外部设备进行数据交换和远程控制。

2. HD7279A智能控制芯片

型号说明：HD7279A是一款可编程的数码管/键盘串行接口芯片，采用DIP-28封装，具有自动扫描显示、自动识别按键代码、自动消除抖动等功能。它能够同时管理多达8位的共阴极LED显示器和多达64键的键盘矩阵。

在设计中的作用：

• 显示控制：HD7279A负责驱动LED显示器，显示测量结果（如微波脉冲的平均功率、占空比等）。它能够自动进行段码译码，简化显示控制程序。

• 键盘接口：提供键盘接口，允许用户通过键盘输入参数或控制指令。HD7279A能够自动识别按键代码，并发送给89C51单片机进行处理。

• 串行通信：HD7279A与89C51单片机之间采用串行通信方式，仅需占用少量I/O口线，简化了接口电路设计。

3. MC1433 A/D转换器

型号说明：MC1433是一款3位半的双积分式A/D转换器，具有高精度、低功耗、外接元件少等特点。它采用CMOS工艺制造，能够自动进行极性转换和校零操作。

在设计中的作用：

• 数据采集：MC1433负责将测量模块输出的模拟信号（如热电偶转换的电压信号）转换成数字信号，供89C51单片机进行进一步处理。

• 高精度转换：MC1433具有高精度特性，能够确保测量结果的准确性。其双积分式转换原理使得它在低频信号的测量中具有出色的性能。

• 自动校零与极性转换：MC1433内置自动校零和极性转换功能，简化了系统校准过程，提高了测量精度。

三、系统设计方案

1. 系统总体结构

本系统主要由测量模块、控制模块和显示模块三部分组成。测量模块负责将微波信号转换为电信号并进行初步处理；控制模块以89C51单片机为核心，负责数据采集、处理及系统控制；显示模块则通过HD7279A智能控制芯片驱动LED显示器显示测量结果。

2. 测量模块设计

测量模块主要由可调衰减器、定向耦合器、匹配负载、峰值检波器、示波器、热电偶等组成。微波信号经过可调衰减器进行衰减后，由定向耦合器耦合部分能量分别送到热电偶和峰值检波器。热电偶将接收到的微波能量转换为电压信号，供MC1433 A/D转换器进行采样；峰值检波器则用于检测脉冲信号的峰值，并通过示波器显示脉冲波形。

3. 控制模块设计

控制模块以89C51单片机为核心，分为人机接口、信号采集通道、串行通信及微处理器四个部分。

• 人机接口：通过HD7279A智能控制芯片实现LED显示和键盘输入功能。用户可以通过键盘输入参数或控制指令，系统则通过LED显示器显示测量结果或系统状态。

• 信号采集通道：以MC1433 A/D转换器为核心，对热电偶输出的电压信号进行采样和转换。采样得到的数字信号被送入89C51单片机进行进一步处理。

• 串行通信：89C51单片机内置串行通信接口，支持RS-232标准。通过该接口，系统可以与PC机或其他外部设备进行数据交换和远程控制。

• 微处理器：89C51单片机作为系统的核心处理器，负责整个系统的控制与数据处理。它根据预设的程序流程控制测量模块中的设备工作，并接收来自A/D转换器的数字信号进行进一步处理。

4. 软件设计

系统软件采用MCS-51汇编语言编写，利用Cygnal集成开发环境(IDE)进行下载调试。系统软件主要由监控模块和数据采集处理模块两部分构成。

• 监控模块：实现人机交互功能、系统初始化、系统自检、系统调零以及实现整个系统的控制。该模块包括键盘分析程序、调零程序等子程序模块。键盘分析程序采用状态分析法编写，对键盘的操作作出识别并调用相应的功能程序模块完成预定的任务。

• 数据采集处理模块：负责数据采集、存储、处理及显示。该模块首先通过MC1433 A/D转换器采集热电偶输出的电压信号并进行转换；然后将转换得到的数字信号送入89C51单片机进行进一步处理；最后通过HD7279A智能控制芯片驱动LED显示器显示测量结果。

四、误差分析与处理

本系统的误差主要包括以下几个分量：测量功率平均值的误差、测量脉冲宽度的误差、测量脉冲重复频率的误差、确定可调衰减器衰减量的误差以及确定定向耦合器传输系数的误差。

• 前三项误差：主要是测量部分的误差（即仪表误差），可利用数学方法处理。通过采用更精确的外部指示器进行校正，并引入修正量来减少测量部分的误差。

• 后两项误差：可通过选用更精密的元件来减少误差。例如，选择高精度的可调衰减器和定向耦合器来降低衰减量和传输系数的误差。

五、结论

本设计方案基于MCS-51单片机、HD7279A智能控制芯片以及MC1433 A/D转换器设计了一套微波脉冲功率测试系统。该系统充分利用了单片机的控制与计算能力、智能控制芯片的接口便利性以及高精度A/D转换器的数据采集能力，实现了对微波脉冲功率的精确测量。通过合理的硬件设计和软件编程，系统具有较高的测量精度和可靠性，能够满足实际应用的需求。