導(dǎo)彈發(fā)射機(jī)構(gòu)自動(dòng)檢測(cè)裝置的研究與設(shè)計(jì)
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摘要：介紹了一種由8031單片機(jī)控制的導(dǎo)彈發(fā)射機(jī)構(gòu)的自動(dòng)檢測(cè)裝置，詳述了其組成、工作原理和軟硬件設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；自動(dòng)檢測(cè)；導(dǎo)彈發(fā)射機(jī)構(gòu)；防空導(dǎo)彈
分類(lèi)號(hào)：TP274；TJ768.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1007-0257(2000)02-0041-02
Research and Design of Automatic Testing Device for Missile Trigger Mechanism
LI Dan-feng
(Department of Electromechanic,Shaoguan University,Shaoguan 512003)
Abstract： A automatic testing device for the missile trigger mechanism controlled by 8031 single-chip microcomputer is presented, its principle of the work and software- hardware design are introduced.
Key words:single-chip microcomputer; automatic test; missile trigger mechanism;air defense missile
1 引言
現(xiàn)有的便攜式戰(zhàn)術(shù)防空導(dǎo)彈發(fā)射機(jī)構(gòu)檢測(cè)儀，是供發(fā)射機(jī)構(gòu)生產(chǎn)和檢驗(yàn)使用的，待測(cè)參數(shù)較多，需由人工逐項(xiàng)讀數(shù)檢測(cè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且體積大、功耗大，不適宜部隊(duì)野外使用。實(shí)際上，非專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)、檢測(cè)、維修人員在野外使用時(shí)，通常并不需要讀出每一項(xiàng)參數(shù)的具體數(shù)值，而是只要知道各項(xiàng)參數(shù)是否在規(guī)定的范圍之內(nèi)即可。因此，有必要設(shè)計(jì)一種便攜式發(fā)射機(jī)構(gòu)自動(dòng)檢測(cè)裝置，供野外使用時(shí)對(duì)發(fā)射機(jī)構(gòu)的合格與否自動(dòng)作出快速的判斷。
2 裝置構(gòu)成
由于發(fā)射機(jī)構(gòu)必須與發(fā)射筒及導(dǎo)彈對(duì)接以后才能正常工作，因此，該裝置一方面要具備對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè)及判斷功能，另一方面，又要能提供一些模擬信號(hào)，以模擬發(fā)射機(jī)構(gòu)的正常工作環(huán)境。該裝置主要由以下4部分構(gòu)成。
2.1 參數(shù)檢測(cè)及判斷部分
該裝置要檢測(cè)頻率、轉(zhuǎn)速、時(shí)間、電壓等參數(shù)。
| 參數(shù)名稱 | 路數(shù) | 量程 | 測(cè)量精度 | 信號(hào)類(lèi)型 |
| 頻率 轉(zhuǎn)速 時(shí)間 直流電壓 交流電壓 |
1 1 5 4 3 |
0～100kHz 78～∞r/s 0～1s -100V、-5V、 -25V、-10V 1V、2V、10V |
±0.5kHz ±0.5r/s ±5ms ±0.5% ±0.5% |
方波脈沖 方波脈沖 脈沖間隔 直流信號(hào) 正弦信號(hào) |
2.2 模擬信號(hào)部分
該裝置為發(fā)射機(jī)構(gòu)正常工作提供了三路模擬信號(hào)：陀螺起轉(zhuǎn)信號(hào)(頻率連續(xù)增大的方波脈沖信號(hào))、信息信號(hào)(標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號(hào))、位標(biāo)信號(hào)(帶交越失真的正弦信號(hào))。
2.3 機(jī)箱及面板
該裝置設(shè)計(jì)為便攜式單機(jī)工作方式，面板上設(shè)有：電源開(kāi)關(guān)及自動(dòng)檢測(cè)按鈕(均帶LED指示)、復(fù)位按鈕；發(fā)控工作程序LED顯示；扳機(jī)操作揭示LED顯示；檢測(cè)判斷結(jié)果數(shù)碼管顯示；檢測(cè)接口插座。
2.4 直流穩(wěn)壓電源該裝置的電源為～220V輸入，-40V、-22V、+5V、+15V、-15V五路直流輸出。
3 設(shè)計(jì)原理
該裝置是一個(gè)8031單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，工作主流程如圖2所示。整個(gè)系統(tǒng)主要包括以下6個(gè)模塊：
圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
圖2 工作主流程
3.1 陀螺起轉(zhuǎn)模擬及轉(zhuǎn)速測(cè)量
陀螺起轉(zhuǎn)信號(hào)是頻率連續(xù)增大的方波脈沖信號(hào)，其模擬及測(cè)量方法為：置8031單片機(jī)的T0為定時(shí)方式，從P1.0輸出定時(shí)中斷脈沖，改變T0的時(shí)間常數(shù)，即可得到不同頻率的脈沖信號(hào)。為得到較好的周期波形和較低的頻率，對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻，然后通過(guò)電平轉(zhuǎn)換再到混頻電路，便可產(chǎn)生發(fā)射機(jī)構(gòu)所需的模擬角位置傳感器信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)通過(guò)機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)口檢測(cè)到起轉(zhuǎn)結(jié)束信號(hào)時(shí)，就將T0的時(shí)間常數(shù)鎖定，作為測(cè)量到的轉(zhuǎn)速信息，再調(diào)用參數(shù)轉(zhuǎn)換程序即得到轉(zhuǎn)速值。由于T0時(shí)間常數(shù)位數(shù)的限制，該裝置只能模擬和測(cè)量量程內(nèi)的值，超出量程，即認(rèn)為是最小或最大。
3.2 信息信號(hào)、位標(biāo)信號(hào)的模擬及測(cè)量
信息信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的正弦信號(hào)，而位標(biāo)信號(hào)是帶交越失真的正弦信號(hào)，它們的產(chǎn)生和測(cè)量原理完全一樣，如圖3所示。將標(biāo)準(zhǔn)的(或帶交越失真的)正弦波形離散化為256個(gè)數(shù)值，存于EPROM的256個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)單元中(地址00H～FFH)，EPROM的地址信號(hào)(A0～A7)由兩個(gè)74LS191組成的分頻電路提供，其頻率與要產(chǎn)生的信息或位標(biāo)信號(hào)的頻率相一致，這樣，EPROM就能按要求的頻率逐一地送出256個(gè)離散化的數(shù)字量，再經(jīng)DAC0808的轉(zhuǎn)換，即可得到所需的模擬信號(hào)。在檢測(cè)過(guò)程中，信號(hào)的幅值由單片機(jī)程序經(jīng)74LS273輸出數(shù)字量到DAC電路自動(dòng)調(diào)整，當(dāng)單片機(jī)通過(guò)機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)口檢測(cè)到發(fā)射機(jī)構(gòu)內(nèi)部對(duì)應(yīng)的邏輯門(mén)翻轉(zhuǎn)時(shí)，就鎖定D/A電路的輸出，并將它作為檢測(cè)到的參數(shù)信息，調(diào)用參數(shù)標(biāo)定程序就可得到待測(cè)值。與轉(zhuǎn)速模擬及測(cè)量相似，由于DAC是8位的，因此，在量程范圍內(nèi)只能得到256個(gè)參數(shù)值，超出量程即認(rèn)為是最小或最大，而每一個(gè)臺(tái)階則近似為測(cè)量的精度。
圖3 信息、位標(biāo)信號(hào)產(chǎn)生和測(cè)量原理圖
3.3 直流電壓測(cè)量
該裝置有4路不同量程的待測(cè)直流電壓，經(jīng)比例運(yùn)算電路的電平轉(zhuǎn)換后，由同一片8位ADC0809電路采樣到單片機(jī)內(nèi)，通過(guò)數(shù)值標(biāo)定程序得到所測(cè)參數(shù)。
3.4 頻率測(cè)量
設(shè)8031單片機(jī)T1為計(jì)數(shù)方式，將待測(cè)頻率信號(hào)輸入到T1端，在軟件延時(shí)4ms的時(shí)間內(nèi)使T1計(jì)數(shù)，所得計(jì)數(shù)值乘以250即得待測(cè)頻率值，誤差近似為
±0.25kHz。
3.5 時(shí)間測(cè)量
該裝置有4個(gè)待測(cè)脈沖間隔時(shí)間，測(cè)量方法一樣，均為軟件定時(shí)計(jì)數(shù)法。即通過(guò)采樣機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)口，在兩個(gè)脈沖間隔時(shí)間內(nèi)，由程序每4ms對(duì)軟件計(jì)數(shù)器(8031的工作寄存器R7)加1計(jì)數(shù)一次，再用最終得到的計(jì)數(shù)值乘以4ms即是所測(cè)得的時(shí)間值，誤差近似為±4ms。
3.6 工作狀態(tài)檢測(cè)及數(shù)碼管、LED顯示
該模塊屬于簡(jiǎn)單的并行開(kāi)關(guān)量輸入輸出。工作狀態(tài)檢測(cè)用于輸入各種判斷信號(hào)；一位數(shù)碼管用于顯示檢測(cè)分析后的結(jié)果；LED用于指示機(jī)構(gòu)的工作程序或?qū)τ脩暨M(jìn)行操作提示(提示用戶摳動(dòng)扳機(jī)到正確位置)。
4 結(jié)論
該裝置主要模塊的設(shè)計(jì)原理經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明是可行的，且完全滿足檢測(cè)的精度要求。相對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)裝置，本設(shè)計(jì)具有小型化、智能化、操作使用簡(jiǎn)單化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，具有現(xiàn)實(shí)的推廣意義。
作者簡(jiǎn)介：李丹峰(1966-)，男，廣東韶關(guān)人，韶關(guān)大學(xué)機(jī)電系工程師，主要從事微機(jī)應(yīng)用研究。
李丹峰(廣東省韶關(guān)大學(xué)機(jī)電系，韶關(guān) 512003)
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