基于AT89S52的機(jī)載電氣盒測(cè)試儀的設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　飛機(jī)起飛前通常由地面電源向飛機(jī)機(jī)載設(shè)備供電，起飛后則由飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電為機(jī)載設(shè)備供電。供電電網(wǎng)的質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)載設(shè)備壽命及飛行安全，而機(jī)載電氣盒主要實(shí)時(shí)監(jiān)控飛機(jī)發(fā)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)或地面電源網(wǎng)絡(luò)的電壓、頻率、差動(dòng)電流、相序等參數(shù)。無(wú)論是飛機(jī)起飛前的地面電源還是起飛后的發(fā)電機(jī)電網(wǎng)，一旦出現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)過(guò)壓、欠壓、欠頻、欠欠頻、超頻、超超頻、逆序和差動(dòng)故障時(shí)，必須在延遲時(shí)間內(nèi)自動(dòng)斷開發(fā)電機(jī)或地面電源，采用后備電源向飛機(jī)供電，從而有效保護(hù)機(jī)載設(shè)備和飛行安全。本文提出一種采用AT89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)的機(jī)載電氣盒測(cè)試儀，該測(cè)試儀可測(cè)試機(jī)載電氣盒的保護(hù)功能，測(cè)量延遲保護(hù)時(shí)間。

　　2 系統(tǒng)組成與工作原理

　　該機(jī)載電氣盒測(cè)試儀硬件設(shè)計(jì)是由AT89S52單片機(jī)、顯示模塊、系統(tǒng)復(fù)位模塊、時(shí)鐘振蕩模塊、電源模塊、計(jì)時(shí)模塊、測(cè)試選擇模塊和接口電路組成(圖1)，其程控電源的電壓、頻率、相位、相序均可調(diào)，模擬地面電源或發(fā)電機(jī)電網(wǎng)的電源故障。該系統(tǒng)的工作原理：當(dāng)供電電網(wǎng)出現(xiàn)故障，接口電路發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)將出現(xiàn)故障的電源引入電氣盒，同時(shí)接口電路給單片機(jī)一個(gè)信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)收到該信號(hào)后，控制計(jì)時(shí)模塊開始計(jì)時(shí)，顯示模塊顯示過(guò)壓、過(guò)過(guò)壓、欠壓、欠頻、欠欠頻、超頻、超超頻、逆序和差動(dòng)等故障的具體故障項(xiàng);經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電氣盒發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，切斷電網(wǎng)向機(jī)載設(shè)備的供電，同時(shí)該控制信號(hào)進(jìn)入接口電路，接口電路控制計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí);讀取計(jì)時(shí)模塊時(shí)間，判斷該時(shí)間是否在系統(tǒng)允許范圍內(nèi)，若不在允許范圍內(nèi)或機(jī)載電氣盒未發(fā)出計(jì)時(shí)停止信號(hào)(切斷電網(wǎng)向機(jī)載設(shè)備供電的控制信號(hào))，則不能實(shí)現(xiàn)電氣盒的該項(xiàng)故障監(jiān)控及保護(hù)功能，說(shuō)明電氣盒出現(xiàn)故障。

　　3.1 AT89S52單片機(jī)

　　AT89S52單片機(jī)是一款低功耗，高性能CMOS 8位微控制器，片內(nèi)有8 KB系統(tǒng)可編程flash的閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32條I/O端口線，看門狗定時(shí)(WDT)，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16位定時(shí)，計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)晶體振蕩器及時(shí)鐘電路。AT89S52強(qiáng)大的功能可滿足該測(cè)試儀的設(shè)計(jì)要求。

　　3.2 系統(tǒng)復(fù)位、時(shí)鐘振蕩模塊

　　系統(tǒng)復(fù)位模塊由S1、R1、R2和C3組成，其中S1為復(fù)位按鈕，C3為電解電容，R1、R2為精密電阻;而時(shí)鐘振蕩模塊由晶振Y1、C1和C2組成。

　　3.3 顯示模塊

　　圖2中9個(gè)LED發(fā)光二極管用于顯示電氣盒正在測(cè)試具體故障。74LS154為4-16譯碼器，選通引腳G1、G2接地，A，B，C，D依次接單片機(jī)P1.0，P1.1，P1.2和P1. 3，通過(guò)向AT89S52的P1口寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)決定譯碼器選通的具體通道，譯碼器的輸出經(jīng)2片TTL7404非門反向后驅(qū)動(dòng)三極管，點(diǎn)亮相應(yīng)的LED。當(dāng)向P1口的低4位依次寫入0～8時(shí)，譯碼器輸出經(jīng)非門反向后驅(qū)動(dòng)三極管，分別點(diǎn)亮欠壓指示燈、過(guò)壓指示燈、過(guò)過(guò)壓指示燈、欠頻指示燈、欠欠頻指示燈、超頻指示燈、超超頻指示燈、逆序指示燈和差動(dòng)指示燈。當(dāng)P1口輸入均為高電平時(shí)，所有指示燈都熄滅。

　　3.4 計(jì)時(shí)模塊

　　計(jì)時(shí)模塊是由計(jì)時(shí)控制電路和計(jì)時(shí)器組成。其中，計(jì)時(shí)控制電路由2個(gè)NPN三極管和限流電阻組成;計(jì)時(shí)器是一個(gè)6位顯示的計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)可精確到毫秒級(jí)，引腳2為計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)控制端，當(dāng)該引腳是低電平時(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí);當(dāng)為高電平時(shí)，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。因此，電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，接口電路向AT89S52發(fā)出控制信號(hào)，單片機(jī)將P0.3口置為低電平，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)AT89S52收到由電氣盒發(fā)出并經(jīng)接口電路轉(zhuǎn)換的計(jì)時(shí)停止信號(hào)時(shí)，單片機(jī)將P0.3口置為高電平，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。這時(shí)可根據(jù)計(jì)時(shí)器讀數(shù)判斷延遲保護(hù)時(shí)間是否在允許范圍內(nèi)。按鈕開關(guān)S2為計(jì)時(shí)器的清零按鈕，按下S2計(jì)時(shí)器清零。

　　3.5 測(cè)試選擇模塊

　　當(dāng)開關(guān)K1斷開時(shí)，三極管截止，單片機(jī)P0.0口為高電平，表明電氣盒對(duì)發(fā)電機(jī)電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)控與保護(hù)功能進(jìn)行測(cè)試;當(dāng)開關(guān)K1閉合時(shí)，三極管導(dǎo)通，單片機(jī)P00口的電平為低電平，表明電氣盒對(duì)地面電源參數(shù)的監(jiān)控與保護(hù)功能進(jìn)行測(cè)試。因?yàn)閱纹瑱C(jī)復(fù)位時(shí)。所有的I/O口為高電平，所以當(dāng)K1處于斷開狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)復(fù)位即進(jìn)入電氣盒對(duì)發(fā)電機(jī)電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)控與保護(hù)功能的測(cè)試狀態(tài)。