众所周知，多普勒雷达的工作原理比较简单。雷达装置发射一个连续的并且是已知频率的微波束，当微波束遇到移动目标后被反射回来。由于反射波的频率稍微高于或低于发射波的频率，所以把反射波和发射波混频后可以得到一个频率(称之为“拍音”)，其公式如下：

　　V=[v×(f0/c)]×COSθ

　　其中，v是待测目标的速度，f0是额定发射频率，θ是目标运动方向与雷达系统之间的夹角(如图4)，c是光速。值得一提的是，如果目标直接对着雷达系统而来，则θ=0，COSθ=1，目标的运动速度变为：

　　如果Ku波段多普勒雷达产生频率为lkHz的“拍音”，则测量的目标直面而来(或而去)的速度为12.4m/S(即每小时28英里或45公里)。其中可用该嵌入式控制器处理这种音频信号(见图4)。

　　利用两个ADC通道中的一个，该嵌入式控制器能够采样雷达模块输出的差分信号，提取出其中的最强频率分量，并把它换算成每小时公里或英里数。此外，利用它的乘-加单元还可进行一些复杂的滤波运算，从复杂的信号中提取出最强的频率分量，并且可能从微弱信号中提取出有用信息(比如，多普勒雷达系统运载车辆本身的运动速度)。

　　很多情况下，用户接口的设计非常琐碎，常常是一些逻辑处理或者通过开关触发音频告警。有些应用中，微控制器还要周期性地记录速度，以及进行速度测量的时间和日期等。

　　在多普勒雷达系统应用

　　对于更复杂的测量分析系统，还需开发有关信号处理的算法。而MAXQ嵌入式控制器有许多现成的可用于辅助开发滤波算法和识别算法的优秀工具。

　　如有些雷达系统需要指示目标的运动方向，即测算出目标是远离还是靠近雷达运动。传统的多普勒雷达不能完成这项工作，因为它们对速度一样而方向相反的运动产生相同的频移量。

　　现在有些厂家生产的雷达模块包含两路正交输出，解调这两路输出，根据它们的相位差，雷达系统便可以确定目标的运动方向。MAXQ3120有两个ADC，用它可以很容易地实现这种功能。

　　语音记录监控系统

　　设计思想

　　通常，用微控制器加一片模数转换器(ADC)，就可用来记录语音。但MAXQ3嵌入式控制器，除简单的声音记录外，还能够做很多事情，即以控制器为核心，配合用户接口元件和廉价的NAND闪存，就可构建一个功能完善的语音记录监控系统，也可成为电力系统监控与交通安全中语音记录子系统。

　　由于嵌入式控制器是用于高级语音记录系统的理想微控制器。在利用它设计语音记录监控系统时，设计者仅需要完成下列工作：

　　·设计用户接口：选择一款LCD，确定如何显示信息、设置按钮功能、如何记录和组织语音数据；

　　·选择声码器：可以选用上述两个ITU编码器之一，也可以选用其他的专用编码器，在存储器容量足够大时还可以直接存储语音信号的原始采样值。许多标准编码器的C语言源代码是可以买到的，因此只需要简单地开发接口程序；

　　·选择存储介质：NAND闪存是理想的选择，也可根据实际情况选择其他的存储器，例如，廉价的通用可移动存储器(SD、SmartMedia或MMC存储卡)。有些厂商还可提供存储卡接口的C语言源代码和开发工具；

　　·电池管理：如用电池供电，就需要某种形式的电源管理。当今有多种高效的低功耗电池管理方案。结合这些方案和嵌入式控制器的低功耗停止和睡眠模式，将使语音记录器具有满意的电池寿命。

　　方案组成

　　利用MAXQ系列嵌入式控制器的一个ADC和PWM定时器实现音频I/O。ADC的额定输入电压为+1V到-1V，其内置的前置放大器的可编程增益可达16X。通常，具有内置阻抗匹配的电容式拾音头可以直接连接到ADC的输入端。如果需要低噪声或高增益，可以采用前置放大器MAX4467，该放大器能为拾音头提供所需的偏置，且为电池供电的应用提供功耗极低的关断模式。在输出端，用一个单级放大器驱动扬声器，该放大器同时还具有一定的抗混叠和PWM平滑功能。

　　过程分析

　　音频信号被转换成数字信号后，必须进行压缩和存储，以备重放。8MIPS(每秒8百万条指令)的处理能力使该嵌入式控制器拥有足够的“马力”来应付许多常用的标准语音编码任务。此领域的”金科玉律”是ITUG.711编码，其工作速率为64kbps，每秒发送和接收8000个8位采样。此编码有两种不同的传递函数，用来将12位采样值转换为8位编码字。

　　录音阶段，定时器每125μs(8MHz时钟频率下每1000个处理器周期)产生一次中断请求。微处理器响应中断后，计算在上一个定时器周期内得到的采样值的平均值(二或三个采样，ADC每48μs采样一次)，以便获得需要的8kHz采样率。之后，所采集的16位采样就可采用选定的编码方案进行编码。回放时采样数据被线性化后送到PWM控制器，驱动扬声器。

　　压缩后的音频数据就可用于存储，但嵌入式控制器除了程序闪存外没有其他的存储器，因此需用外部存储器来存储语音数据。对于此应用性价比最高的外部存储器是NAND闪存，其容量可达8G位。对于16kbps编码，这种器件可提供超过6天的语音存储。但NAND闪存并不完善。首先，大多数NAND闪存器件都带有一个“瑕疵图”，告诉应用软件在存储器阵列中的何处有“坏点”存在。其次，就像其他的可擦除存储器一样，在长期使用后，NAND闪存的有些单元会丧失存储能力。幸运的是，NAND闪存的这些缺陷对语音应用的影响不大，不像对固态磁盘等应用的影响那么大。在语音应用中，NAND闪存的这些缺陷可以被忽略，它们最多使语音中存在瞬间杂音。

　　对于容量如此巨大的语音存储，必须进行有效的存储管理，由系统的用户接口部分完成，用户接口部分的核心是LCD控制器，它能够驱动4个公共面上的28段显示。MAXQ系列嵌入式控制器的LCD控制器兼容于大量现有的3VLCD玻璃。可以以非常低的成本获得定制的LCD模块。

　　用户可以通过连接到通用I/O端口的按钮来控制语音监控记录系统。MAXQ系列嵌入式控制器有4个8位通用I/O端口，与器件的其他功能复用。

　　结语

　　巧用嵌入式控制器除了可作为多功能电表监控的核心与在交通安全管理及语音记录子系统中的应用外还大有可为。强大的功能使这款MAXQ系列嵌入式控制器在很多应用领域有扩展的机会，很有可能下一个是混合信号应用项目的应用方案。