飞机机务训练模拟器测控系统的设计

论文摘要

各模拟器研制单位对硬件测控所采用的方式有很大的不同:有课题组自研的设备,也有购买的设备;在实现的方式上,有采用工控系统、嵌入式系统的,也有采用VXI、PXI,总线系统的。在模拟训练的硬件测控部分,由于采用的方式不同,就造成了维护的困难,模拟器用户的维护人员很难做到具有相当的专业水平来维护模拟器,在一定的程度上造成了模拟器故障难以及时修复。因此,研制具有通用性的硬件测控系统是本文的目的。论文以模拟器测控系统为例,详细阐述了该测控系统的设计方案、技术指标、各模块功能并分析了该测控系统的工作原理以及为保证系统可靠工作而采取的可靠性措施。模拟器测控系统,包括九种类型的测控卡,可以检测模拟器训练场所的开关量、模拟量,可以驱动指示灯、继电器、数码管、步进电机、单色/彩色液晶屏工作。模拟器测控系统是分布式嵌入系统,单卡具有独立工作的能力,相对现行的PCI、VXI、PC104等总线产品,具有测控通道多,模块化强等优势,为模拟器硬件测控提供了良好的平台,具有推广价值。所有的测控模块采用51系列单片机来实现。在模拟器测控系统中,把单片机系统定义为包括:主频振荡器、看门狗和EEPROM、RS232接口、CPU、数据总线驱动器和地址总线锁存器。该部分测控卡的公共部分,其工作原理是相同的。可靠性设计决定了系统的稳定、可靠,是系统设计的主要环节,在一定程度上决定了系统的成败,必须在系统设计开始就综合考虑各种可能因素,采取各种措施,提高系统的可靠性。本文主要从硬件抗干扰、软件抗干扰、电磁兼容性和线路板设计4个方面采取措施提高了系统的可靠性。实践证明:本课题所采用的设计思想、设计方法、实现途径是正确的,对其它同类课题的研究具有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 国内外模拟训练的研究现状与趋势
• 1.2.1 国外模拟训练发展情况
• 1.2.2 国内模拟训练发展情况
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第2章 测控系统方案设计与系统组成
• 2.1 某型飞机模拟座舱简介
• 2.2 测控系统功用
• 2.3 总体思路
• 2.4 设计依据
• 2.5 测控模块的功能
• 2.5.1 开关量检测模块功能
• 2.5.2 模拟量检测模块功能
• 2.5.3 指示灯控制模块功能
• 2.5.4 八段数码管控制模块功能
• 2.5.5 米字数码管控制模块功能
• 2.5.6 单色点阵液晶屏控制模块功能
• 2.5.7 彩色液晶屏TFT控制模块功能
• 2.5.8 模拟量输出控制模块功能
• 2.5.9 步进电机控制模块功能
• 2.6 本章小结
• 第3章 测控系统基本工作原理
• 3.1 单片机系统工作原理
• 3.1.1 看门狗工作原理
• 3.1.2 RS232工作原理
• 3.2 开关量检测卡工作原理
• 3.2.1 8255芯片介绍
• 3.2.2 8255芯片扩展原理电路
• 3.2.3 开关量检测卡基本原理
• 3.3 模拟量驱动卡工作原理
• 3.3.1 TLV5614芯片介绍
• 3.3.2 扩展电路
• 3.3.3 模拟量输出程序
• 3.4 指示灯驱动卡工作原理
• 3.4.1 配置
• 3.4.2 工作原理
• 3.4.3 通讯协议
• 3.5 八段数码管驱动卡工作原理
• 3.5.1 配置
• 3.5.2 工作原理
• 3.5.3 通讯协议
• 3.6 米字数码管驱动卡工作原理
• 3.6.1 配置
• 3.6.2 工作原理
• 3.6.3 通讯协议
• 3.7 单色点阵液晶屏驱动卡工作原理
• 3.7.1 配置
• 3.7.2 工作原理
• 3.7.3 通讯协议
• 3.8 彩色液晶屏驱动卡工作原理
• 3.8.1 配置
• 3.8.2 工作原理
• 3.8.3 通讯协议
• 3.9 步进电机驱动卡工作原理
• 3.9.1 配置
• 3.9.2 工作原理
• 3.9.3 通讯协议
• 3.10 本章小结
• 第4章 可靠性设计
• 4.1 硬件抗干扰措施
• 4.1.1 选用稳定可靠的电源
• 4.1.2 系统接地良好
• 4.1.3 看门狗电路
• 4.1.4 总线驱动
• 4.1.5 简化设计方案
• 4.1.6 元器件降额使用
• 4.2 软件抗干扰措施
• 4.2.1 数字滤波技术
• 4.2.2 主动初始化
• 4.2.3 空指令的使用
• 4.2.4 重要指令重复执行
• 4.3 电磁兼容性措施
• 4.3.1 选用频率低的微控制器
• 4.3.2 减小信号传输中的畸变
• 4.3.3 减小信号线间的交叉干扰
• 4.3.4 注意印刷线路板与元器件的高频特性
• 4.3.5 组件布置要合理分区
• 4.3.6 退藕电容配置
• 4.4 印制电路板设计原则和抗干扰措施
• 4.4.1 布局
• 4.4.2 布线
• 4.4.3 地线设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 测试结果与分析
• 5.1 测控系统检测
• 5.1.1 开关量检测卡检测
• 5.1.2 模拟量检测卡检测
• 5.1.3 指示灯驱动卡检测
• 5.1.4 八段数码管驱动卡检测
• 5.1.5 米字数码管驱动卡检测
• 5.1.6 液晶屏驱动卡检测
• 5.1.7 模拟量驱动卡检测
• 5.1.8 步进电机驱动卡检测
• 5.2 测试结果与分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢