導彈發(fā)射機構(gòu)自動檢測裝置的研究與設(shè)計
摘要：介紹了一種由8031單片機控制的導彈發(fā)射機構(gòu)的自動檢測裝置，詳述了其組成、工作原理和軟硬件設(shè)計方法。
關(guān)鍵詞：單片機；自動檢測；導彈發(fā)射機構(gòu)；防空導彈
分類號：TP274；TJ768.3 文獻標識碼：A
文章編號：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)防空導彈發(fā)射機構(gòu)檢測儀，是供發(fā)射機構(gòu)生產(chǎn)和檢驗使用的，待測參數(shù)較多，需由人工逐項讀數(shù)檢測，費時費力，且體積大、功耗大，不適宜部隊野外使用。實際上，非專業(yè)設(shè)計、檢測、維修人員在野外使用時，通常并不需要讀出每一項參數(shù)的具體數(shù)值，而是只要知道各項參數(shù)是否在規(guī)定的范圍之內(nèi)即可。因此，有必要設(shè)計一種便攜式發(fā)射機構(gòu)自動檢測裝置，供野外使用時對發(fā)射機構(gòu)的合格與否自動作出快速的判斷。
2 裝置構(gòu)成
由于發(fā)射機構(gòu)必須與發(fā)射筒及導彈對接以后才能正常工作，因此，該裝置一方面要具備對各項參數(shù)的檢測及判斷功能，另一方面，又要能提供一些模擬信號，以模擬發(fā)射機構(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)檢測及判斷部分
該裝置要檢測頻率、轉(zhuǎn)速、時間、電壓等參數(shù)。
| 參數(shù)名稱 | 路數(shù) | 量程 | 測量精度 | 信號類型 |
| 頻率 轉(zhuǎn)速 時間 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 正弦信號 |
2.2 模擬信號部分
該裝置為發(fā)射機構(gòu)正常工作提供了三路模擬信號：陀螺起轉(zhuǎn)信號(頻率連續(xù)增大的方波脈沖信號)、信息信號(標準的正弦信號)、位標信號(帶交越失真的正弦信號)。
2.3 機箱及面板
該裝置設(shè)計為便攜式單機工作方式，面板上設(shè)有：電源開關(guān)及自動檢測按鈕(均帶LED指示)、復位按鈕；發(fā)控工作程序LED顯示；扳機操作揭示LED顯示；檢測判斷結(jié)果數(shù)碼管顯示；檢測接口插座。
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)計原理
該裝置是一個8031單片機應用系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，工作主流程如圖2所示。整個系統(tǒng)主要包括以下6個模塊：
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)速測量
陀螺起轉(zhuǎn)信號是頻率連續(xù)增大的方波脈沖信號，其模擬及測量方法為：置8031單片機的T0為定時方式，從P1.0輸出定時中斷脈沖，改變T0的時間常數(shù)，即可得到不同頻率的脈沖信號。為得到較好的周期波形和較低的頻率，對脈沖信號進行分頻，然后通過電平轉(zhuǎn)換再到混頻電路，便可產(chǎn)生發(fā)射機構(gòu)所需的模擬角位置傳感器信號。當單片機通過機構(gòu)工作狀態(tài)口檢測到起轉(zhuǎn)結(jié)束信號時，就將T0的時間常數(shù)鎖定，作為測量到的轉(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時間常數(shù)位數(shù)的限制，該裝置只能模擬和測量量程內(nèi)的值，超出量程，即認為是最小或最大。
3.2 信息信號、位標信號的模擬及測量
信息信號是標準的正弦信號，而位標信號是帶交越失真的正弦信號，它們的產(chǎn)生和測量原理完全一樣，如圖3所示。將標準的(或帶交越失真的)正弦波形離散化為256個數(shù)值，存于EPROM的256個連續(xù)的存儲單元中(地址00H～FFH)，EPROM的地址信號(A0～A7)由兩個74LS191組成的分頻電路提供，其頻率與要產(chǎn)生的信息或位標信號的頻率相一致，這樣，EPROM就能按要求的頻率逐一地送出256個離散化的數(shù)字量，再經(jīng)DAC0808的轉(zhuǎn)換，即可得到所需的模擬信號。在檢測過程中，信號的幅值由單片機程序經(jīng)74LS273輸出數(shù)字量到DAC電路自動調(diào)整，當單片機通過機構(gòu)工作狀態(tài)口檢測到發(fā)射機構(gòu)內(nèi)部對應的邏輯門翻轉(zhuǎn)時，就鎖定D/A電路的輸出，并將它作為檢測到的參數(shù)信息，調(diào)用參數(shù)標定程序就可得到待測值。與轉(zhuǎn)速模擬及測量相似，由于DAC是8位的，因此，在量程范圍內(nèi)只能得到256個參數(shù)值，超出量程即認為是最小或最大，而每一個臺階則近似為測量的精度。
圖3 信息、位標信號產(chǎn)生和測量原理圖
3.3 直流電壓測量
該裝置有4路不同量程的待測直流電壓，經(jīng)比例運算電路的電平轉(zhuǎn)換后，由同一片8位ADC0809電路采樣到單片機內(nèi)，通過數(shù)值標定程序得到所測參數(shù)。
3.4 頻率測量
設(shè)8031單片機T1為計數(shù)方式，將待測頻率信號輸入到T1端，在軟件延時4ms的時間內(nèi)使T1計數(shù)，所得計數(shù)值乘以250即得待測頻率值，誤差近似為
±0.25kHz。
3.5 時間測量
該裝置有4個待測脈沖間隔時間，測量方法一樣，均為軟件定時計數(shù)法。即通過采樣機構(gòu)工作狀態(tài)口，在兩個脈沖間隔時間內(nèi)，由程序每4ms對軟件計數(shù)器(8031的工作寄存器R7)加1計數(shù)一次，再用最終得到的計數(shù)值乘以4ms即是所測得的時間值，誤差近似為±4ms。
3.6 工作狀態(tài)檢測及數(shù)碼管、LED顯示
該模塊屬于簡單的并行開關(guān)量輸入輸出。工作狀態(tài)檢測用于輸入各種判斷信號；一位數(shù)碼管用于顯示檢測分析后的結(jié)果；LED用于指示機構(gòu)的工作程序或?qū)τ脩暨M行操作提示(提示用戶摳動扳機到正確位置)。
4 結(jié)論
該裝置主要模塊的設(shè)計原理經(jīng)實驗證明是可行的，且完全滿足檢測的精度要求。相對現(xiàn)有的檢測裝置，本設(shè)計具有小型化、智能化、操作使用簡單化、自動化等特點，具有現(xiàn)實的推廣意義。
作者簡介：李丹峰(1966-)，男，廣東韶關(guān)人，韶關(guān)大學機電系工程師，主要從事微機應用研究。
李丹峰(廣東省韶關(guān)大學機電系，韶關(guān) 512003)
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