导弹发射机构自动检测装置的研究与设计

3　设计原理

　　该装置是一个8031单片机应用系统，其硬件结构如图1所示，工作主流程如图2所示。整个系统主要包括以下6个模块：

图1　系统硬件结构

图2　工作主流程 [p]

3.1　陀螺起转模拟及转速测量
　　陀螺起转信号是频率连续增大的方波脉冲信号，其模拟及测量方法为：置8031单片机的T0为定时方式，从P1.0输出定时中断脉冲，改变T0的时间常数，即可得到不同频率的脉冲信号。为得到较好的周期波形和较低的频率，对脉冲信号进行分频，然后通过电平转换再到混频电路，便可产生发射机构所需的模拟角位置传感器信号。当单片机通过机构工作状态口检测到起转结束信号时，就将T0的时间常数锁定，作为测量到的转速信息，再调用参数转换程序即得到转速值。由于T0时间常数位数的限制，该装置只能模拟和测量量程内的值，超出量程，即认为是最小或最大。
3.2　信息信号、位标信号的模拟及测量
　　信息信号是标准的正弦信号，而位标信号是带交越失真的正弦信号，它们的产生和测量原理完全一样，如图3所示。将标准的(或带交越失真的)正弦波形离散化为256个数值，存于EPROM的256个连续的存储单元中(地址00H～FFH)，EPROM的地址信号(A0～A7)由两个74LS191组成的分频电路提供，其频率与要产生的信息或位标信号的频率相一致，这样，EPROM就能按要求的频率逐一地送出256个离散化的数字量，再经DAC0808的转换，即可得到所需的模拟信号。在检测过程中，信号的幅值由单片机程序经74LS273输出数字量到DAC电路自动调整，当单片机通过机构工作状态口检测到发射机构内部对应的逻辑门翻转时，就锁定D/A电路的输出，并将它作为检测到的参数信息，调用参数标定程序就可得到待测值。与转速模拟及测量相似，由于DAC是8位的，因此，在量程范围内只能得到256个参数值，超出量程即认为是最小或最大，而每一个台阶则近似为测量的精度。

图3　信息、位标信号产生和测量原理图

3.3　直流电压测量
　　该装置有4路不同量程的待测直流电压，经比例运算电路的电平转换后，由同一片8位ADC0809电路采样到单片机内，通过数值标定程序得到所测参数。
3.4　频率测量
　　设8031单片机T1为计数方式，将待测频率信号输入到T1端，在软件延时4ms的时间内使T1计数，所得计数值乘以250即得待测频率值，误差近似为
±0.25kHz。
3.5　时间测量
　　该装置有4个待测脉冲间隔时间，测量方法一样，均为软件定时计数法。即通过采样机构工作状态口，在两个脉冲间隔时间内，由程序每4ms对软件计数器(8031的工作寄存器R7)加1计数一次，再用最终得到的计数值乘以4ms即是所测得的时间值，误差近似为±4ms。
3.6　工作状态检测及数码管、LED显示
　　该模块属于简单的并行开关量输入输出。工作状态检测用于输入各种判断信号；一位数码管用于显示检测分析后的结果；LED用于指示机构的工作程序或对用户进行操作提示(提示用户抠动扳机到正确位置)。

4　结论

　　该装置主要模块的设计原理经实验证明是可行的，且完全满足检测的精度要求。相对现有的检测装置，本设计具有小型化、智能化、操作使用简单化、自动化等特点，具有现实的推广意义。

作者简介：李丹峰(1966-)，男，广东韶关人，韶关大学机电系工程师，主要从事微机应用研究。
李丹峰(广东省韶关大学机电系，韶关　512003)