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基于C8051F040的炮塔方位角測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2009-06-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:提出一種基于C28051F040的炮塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,給出系統(tǒng)的各個(gè)模塊軟硬件設(shè)計(jì)。炮塔系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集.?dāng)?shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)顯示等功能于一體,實(shí)現(xiàn)了炮塔裝置的離線檢測(cè)。系統(tǒng)軟件采用C51編寫,對(duì)單片機(jī)進(jìn)行有效電源管理,保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,可靠性。
關(guān)鍵詞:炮塔方位角;測(cè)試系統(tǒng);;設(shè)計(jì)

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/195835.htm


1 引言
隨著軍事技術(shù)的發(fā)展,測(cè)試系統(tǒng)的信息化是實(shí)現(xiàn)我軍裝備現(xiàn)代化建設(shè)主要途徑,當(dāng)務(wù)之急應(yīng)該用高新技術(shù)提升老裝備的性能。這既是提升現(xiàn)有武器裝備的一個(gè)重要環(huán)節(jié),又是最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有裝備整體作戰(zhàn)效能的一個(gè)重要因素。我國(guó)現(xiàn)役的炮塔方位角系統(tǒng)中.老型號(hào)較多,大部分沒有配備自動(dòng)檢測(cè)和錄取設(shè)備。炮塔方位角系統(tǒng)的各種參數(shù)的計(jì)算、數(shù)據(jù)的處理和上報(bào)大多數(shù)由人工進(jìn)行,難以勝任復(fù)雜環(huán)境下快速、準(zhǔn)確采集。為適應(yīng)現(xiàn)代化炮塔方位角系統(tǒng)的要求,必須具有一套自動(dòng)采集和分析能力的完整測(cè)試系統(tǒng)。


2 主要器件簡(jiǎn)介
2.1 單片機(jī)
是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型單片機(jī)MCU。內(nèi)核采用高速、流水線結(jié)構(gòu)的805l兼容的CIP-51內(nèi)核;控制器局域網(wǎng)(CAN2.OB)控制器,具有32個(gè)消息對(duì)象,每個(gè)消息對(duì)象有其自己的標(biāo)識(shí);8位500 Ks/s的MI)轉(zhuǎn)換器,帶PGA和8通道模擬多路開關(guān);64KB在系統(tǒng)編程的Flash存儲(chǔ)器:具有SPI、SMBus、I2C接口和2個(gè)UART串行接口;VDD監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng):片內(nèi)JTAG調(diào)試電路允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU進(jìn)行非侵入式(不占用片內(nèi)資源)、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器,支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步及運(yùn)行和停機(jī)命令。在使用JTAG調(diào)試時(shí),所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行;每個(gè)MCU都可工作在工業(yè)溫度范圍(-45°C~+85°C)內(nèi),工作電壓為2.7~3.6 V。端口I/O、RST和JTAG引腳都容許5 V的輸入信號(hào)電壓。
2.2 CAN控制器SJA:1000
SJAl000的內(nèi)部主要由接口管理邏輯IML、信息緩沖器(含發(fā)送緩沖器TXB和接收緩沖器RXFIF0)、位流處理器BSP、接收過濾器ASP、位時(shí)序處理邏輯BTL、錯(cuò)誤管理邏輯EML、內(nèi)部振蕩器及復(fù)位電路等構(gòu)成。IML接收來自CPU的命令,控制CAN寄存器的尋址并向控制提供中斷信息及狀態(tài)信息。CPU的控制經(jīng)IML把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入TXB,TXB中的數(shù)據(jù)由BSP處理后經(jīng)BTL輸出到CAN總線。BTL始終監(jiān)視CAN總線.當(dāng)檢測(cè)到有效的信息頭“隱性電平一控制電平”的轉(zhuǎn)換時(shí)啟動(dòng)接收過程,接收的信息首先要由位流處理器BSP處理.并由ASP過濾,只有當(dāng)接收的信息的識(shí)別碼與ASP檢驗(yàn)相符時(shí),接收信息才最終被寫人RXB或RXFIIFO中。RXFIFO最多可緩存64字節(jié)的數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)可被CPU讀取。EML負(fù)責(zé)傳遞層中調(diào)制器的錯(cuò)誤管制,它接收BSP的出錯(cuò)報(bào)告,促使BSP和IML進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。
2.3 CAN收發(fā)器PCA82C250
PCA82C250是工業(yè)環(huán)境控制器局域網(wǎng)(CAN)的高集成度獨(dú)立控制器。它具有完成高性能通信協(xié)議所要求的全部必要特性。它具有簡(jiǎn)單總線,可完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。電子控制單元(ECU)的應(yīng)用層由微控制器提供。PCA82C250在一般工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用中可以減少導(dǎo)線設(shè)置,并且增強(qiáng)診斷和監(jiān)控能力。其主要特性:多主結(jié)構(gòu)、可連接各種類型的微控制器接口、總線訪問優(yōu)先權(quán)(取決于報(bào)文標(biāo)識(shí)符)、2032種報(bào)文標(biāo)識(shí)符、對(duì)于高優(yōu)先權(quán)報(bào)文確保等待時(shí)間、強(qiáng)有力的錯(cuò)誤處理能力、0~8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、可組態(tài)總線接口、成組和廣播報(bào)文功能、無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁、帶有位填充功能的非歸零編碼/解碼、傳輸速率可編程、時(shí)鐘頻率為16 MHz。


3
炮塔方位角測(cè)試系統(tǒng)主要采集和處理由自整角機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器產(chǎn)生的位置信號(hào);并實(shí)時(shí)通過LED顯示和通過CAN總線向外輸出位置信息。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,主要包括主控模塊、2路SDC數(shù)據(jù)采集電路、LED顯示模塊、CAN通信模塊等。

3.1 硬件電路設(shè)計(jì)
圖2為硬件電路設(shè)計(jì)框圖。該系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)是以C8051F040單片機(jī)為核心,采用16ZSZ/XSZ-02(16位連續(xù)跟蹤的自整角機(jī)/旋轉(zhuǎn)變壓器一數(shù)字轉(zhuǎn)換器)采集單元,SJAl000CAN控制器外加驅(qū)動(dòng)控制器PCA80C250為通信系統(tǒng)。

為了增強(qiáng)控制節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力,防止線路間串?dāng)_,SJAl000通過光耦6N137與PCA82C250相連,從而使總線上各個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)隔離,以保護(hù)CAN控制器。PCA82C250是CAN總線收發(fā)器,是CAN控制器SJAl000與CAN總線的接口器件,對(duì)CAN總線以差分式發(fā)送。其引腳RS用于選擇PCA82C250的工作模式為高速、斜率控制或等待。引腳。RS接地,PCA82C250為高速方式:引腳RS串聯(lián)一只15~200 kΩ的電阻R后再接地,用于控制上升和下降斜率,以減少射頻干擾。引腳RS接高電平,PCA82C250處于等待工作方式。此時(shí)發(fā)送器關(guān)閉,接收器處于低電流工作狀態(tài),可以對(duì)總線上的顯性位作出反應(yīng)。若PCA82C250處于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)終端,總線接口部分必須加一只120Ω的匹配電阻,用以保護(hù)PCA82C250避免遭受過流沖擊。通用陣列邏輯GAL(Generic-Alray Lbgic)是一種電可擦除的可編程的新型PLD器件,在該系統(tǒng)中主要用于構(gòu)成譯碼電路,實(shí)現(xiàn)SJAl000的片選。主控電路如圖3所示。

3.2 軟件實(shí)現(xiàn)
該系統(tǒng)軟件功能主要包括數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、異常處理模塊等5部分,如圖4所示。其中,數(shù)據(jù)顯示模塊主要完成自整角機(jī)實(shí)時(shí)方位數(shù)據(jù)的顯示,顯示器為6位,分辨率為0.01密位;數(shù)據(jù)處理模塊主要完成粗、精合成以及糾錯(cuò)功能;數(shù)據(jù)采集模塊主要完成由粗、精SDC通道值的二進(jìn)制角度編碼;數(shù)據(jù)發(fā)送模塊主要完成通過CAN總線的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送;異常處理模塊主要完成系統(tǒng)出現(xiàn)異常后,整個(gè)系統(tǒng)可軟件復(fù)位。

該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)炮塔方位角數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示和CAN通信的功能。系統(tǒng)初始化后.先選擇同步信號(hào)類型(內(nèi)同步或外同步),然后開始同時(shí)接收兩路SDC信號(hào),根據(jù)組合算法對(duì)兩路SDC數(shù)據(jù)進(jìn)行組合、糾錯(cuò),最后通過LED實(shí)時(shí)顯示,并且通過CAN向外部設(shè)備實(shí)時(shí)傳送方位角數(shù)據(jù)。軟件流程圖如圖5所示。

4 結(jié)語
炮塔方位角測(cè)試系統(tǒng)是以比C8051F040單片機(jī)為核心,實(shí)現(xiàn)自整角機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器的離線檢測(cè),大大提高測(cè)試效率。該測(cè)試系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,以及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)證明,檢測(cè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定,抗干擾能力強(qiáng),操作方便,精度高。因此,該合理,具有良好的使用價(jià)值。



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