基于單片機(jī)的飛機(jī)航向控制顯示教學(xué)模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：為增強(qiáng)飛行學(xué)員飛機(jī)航向控制理論直觀教學(xué)效果，采用MCS-51單片機(jī)作為系統(tǒng)CPU，完成了飛機(jī)航向控制系統(tǒng)仿真動(dòng)態(tài)模型平臺(tái)的設(shè)計(jì)。通過(guò)模擬飛機(jī)操縱機(jī)構(gòu)控制，直接利用匯編語(yǔ)言即可實(shí)現(xiàn)儀表顯示功能。試驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，控制顯示功能直觀，課堂教學(xué)效果好。
關(guān)鍵詞：飛機(jī)航向；方向舵；余度設(shè)計(jì)；故障監(jiān)控

0 引言
直觀教學(xué)是增強(qiáng)飛行學(xué)員理論聯(lián)系實(shí)際的有效手段，伴隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，如何提升傳統(tǒng)教學(xué)模型不可替代的演示功能，成為制約教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。
傳統(tǒng)教學(xué)模型存在數(shù)量多、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一的缺點(diǎn)，但是其演示功能強(qiáng)，學(xué)員可以動(dòng)手操作的優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)代多媒體教學(xué)方式無(wú)法替代的。飛機(jī)航向控制顯示系統(tǒng)是利用MCS-51單片機(jī)控制功能，將系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)模型綜合，采用機(jī)電控制方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多功能教學(xué)和學(xué)員操作功能。一方面可以提高教學(xué)效果，同時(shí)還可以增強(qiáng)教員解決教學(xué)問(wèn)題的動(dòng)手能力，為將來(lái)從事相關(guān)科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)功能要求
飛機(jī)航向控制顯示系統(tǒng)為多功能教學(xué)系統(tǒng)，本文只探討其中飛機(jī)航向控制及其相關(guān)顯示部分功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。仿真模型仿照飛機(jī)座艙安裝方向舵。通過(guò)微動(dòng)電門，單片機(jī)可接受方向舵三個(gè)位置信號(hào)；方向舵中立位置時(shí)，飛機(jī)航向不變化；向左蹬舵時(shí)，飛機(jī)左轉(zhuǎn)彎；向右蹬舵時(shí)，飛機(jī)右轉(zhuǎn)彎。飛機(jī)改變航向時(shí)，要求飛機(jī)航向改變方向燈光和座艙顯示儀表板上的指示燈相應(yīng)地發(fā)出提示信號(hào)。打開開機(jī)電門時(shí)，所有信號(hào)燈都應(yīng)閃爍。待機(jī)時(shí)，2個(gè)待機(jī)燈發(fā)出不閃爍的信號(hào)。表1為飛機(jī)航向控制顯示系統(tǒng)真值表。

在飛機(jī)航向控制顯示系統(tǒng)中，設(shè)定打開開機(jī)電門時(shí)，信號(hào)燈以高頻(約30 Hz)頻率閃爍，提示使用人員準(zhǔn)備操作。飛機(jī)航向改變或開機(jī)狀態(tài)下，信號(hào)燈和座艙顯示儀表板指示燈的閃爍頻率為1 Hz(低頻信號(hào))。
根據(jù)飛機(jī)航向變化信號(hào)顯示控制系統(tǒng)的功能，可以用數(shù)字邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。系統(tǒng)中還應(yīng)有高低頻信號(hào)發(fā)生電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路。用數(shù)字邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的缺點(diǎn)是：一旦系統(tǒng)的功能有所改動(dòng)，電路也要隨之變動(dòng)，靈活性較差；增加功能，實(shí)現(xiàn)難度大。