基于Intel 8254的運(yùn)動平臺數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

摘要：提出了一種新型的運(yùn)動平臺數(shù)／模轉(zhuǎn)換(D／A)電路。利用可鳊程定時／計數(shù)器8254具有可編程單次脈沖、對主頻進(jìn)行分頻等特點(diǎn)，設(shè)計了一種數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路。實(shí)際應(yīng)用表明，這種數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路簡單實(shí)用，工作穩(wěn)定，且成本低、抗干擾能力較強(qiáng)、實(shí)時性好，已經(jīng)成功地應(yīng)用于某型飛行模擬器三自由度運(yùn)動平臺控制系統(tǒng)中。該電路還可推廣應(yīng)用于飛行模擬器的儀表控制系統(tǒng)、操縱負(fù)荷仿真系統(tǒng)的數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路中。
關(guān)鍵詞：運(yùn)動平臺；可編程定時／計數(shù)器8254；數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路；可編程單次脈沖

0 引言
飛行模擬器的運(yùn)動平臺主要是用來向飛行員提供飛機(jī)運(yùn)動的動感信息，使飛行人員感覺與在被模擬的真實(shí)運(yùn)動飛機(jī)上、在同樣環(huán)境和任務(wù)下的動感相一致。運(yùn)動平臺系統(tǒng)一般由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路是控制系統(tǒng)的的核心，它要把經(jīng)運(yùn)動平臺算法解算出的各液壓缸伸縮量的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬量信號，然后經(jīng)濾波放大、電液伺服閥后，由電液伺服閥驅(qū)動各液壓缸運(yùn)動，進(jìn)而驅(qū)動運(yùn)動平臺仿真飛機(jī)飛行時的各種姿態(tài)及地面滑跑、著陸及放起落架時的振動等。
數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路一般使用專門的D／A轉(zhuǎn)換器，D／A轉(zhuǎn)換器的種類比較多，如有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型、倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型、權(quán)電流型、開關(guān)數(shù)型、權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)型、串行輸入型等，本文利用Intel 8254設(shè)計了一種簡單實(shí)用的數(shù)模轉(zhuǎn)換(D／A)電路，并應(yīng)用于飛行模擬器三自由度運(yùn)動平臺控制系統(tǒng)中。

1 運(yùn)動平臺控制系統(tǒng)組成
三自由度運(yùn)動平臺控制系統(tǒng)硬件由平臺控制計算機(jī)、接口系統(tǒng)、濾波功放板、看門狗電路和液壓伺服系統(tǒng)組成，接口系統(tǒng)包括D／A，A／D轉(zhuǎn)換電路(見圖1)。通過主計算機(jī)接收到飛行方程解算出的與控制平臺有關(guān)的各種信息，由平臺控制計算機(jī)進(jìn)行處理，經(jīng)數(shù)／模轉(zhuǎn)換(D／A)、濾波、功放成為伺服閥控制指令，驅(qū)動液壓缸平滑、穩(wěn)定的伸縮，實(shí)時產(chǎn)生和被模擬的飛機(jī)相似的過載、姿態(tài)、振動等運(yùn)動信息。液壓缸的伸長量經(jīng)位移傳感器送給比較放大器，形成硬件閉環(huán)控制，位移信號經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換(A／D)，送給平臺控制計算機(jī)，用來對平臺極限位置的限制。同時，由看門狗電路實(shí)時監(jiān)視控制電路的工作情況，確保運(yùn)動平臺的安全。控制系統(tǒng)硬件電路的核心為自行研制的D／A轉(zhuǎn)換電路及看門狗電路。

2 D/A轉(zhuǎn)換電路
三自由度運(yùn)動平臺數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路主要由74LS138譯碼器、可編程定時器／計數(shù)器芯片8254、8位數(shù)據(jù)緩存器74LS245等組成，核心元件是可編程定時器／計數(shù)器芯片8254。