龐 瀟，李 超

（1.中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院主機(jī)配套部，河南洛陽,471000;2.陸軍航空兵軍事代表局駐洛陽地區(qū)軍事代表處,河南洛陽,471000)

基于PC104的飛機(jī)發(fā)控電路測(cè)試儀設(shè)計(jì)

龐 瀟1，李 超2

（1.中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院主機(jī)配套部，河南洛陽,471000;2.陸軍航空兵軍事代表局駐洛陽地區(qū)軍事代表處,河南洛陽,471000)

針對(duì)飛機(jī)機(jī)上導(dǎo)彈發(fā)控電路的檢測(cè)需求，提出基于PC104主板的發(fā)控電路測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案，并從硬件板卡的設(shè)計(jì)選型思路，軟件的測(cè)試流程、顯示界面設(shè)計(jì)等方面詳細(xì)介紹了測(cè)試儀的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。與以往基于DSP的測(cè)試儀相比，該設(shè)計(jì)具有生產(chǎn)周期短、成本低、維修維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

測(cè)試儀；PC104；VC++

Keywores: missile simulator; PC104; VC++

0 引言

飛機(jī)發(fā)控電路測(cè)試儀用于模擬導(dǎo)彈的工作邏輯及工作特性，對(duì)導(dǎo)彈與載機(jī)/發(fā)射裝置接口的信號(hào)特性進(jìn)行檢測(cè)，判斷載機(jī)/發(fā)射裝置的工作狀態(tài)是否滿足加載并發(fā)射導(dǎo)彈的要求。以往的測(cè)試儀多使用以DSP芯片為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，但也存在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，顯示界面簡(jiǎn)單等缺點(diǎn)。

1 總體設(shè)計(jì)

測(cè)試儀設(shè)計(jì)分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)兩部分。結(jié)構(gòu)上，采用包裝箱內(nèi)嵌工控機(jī)的設(shè)計(jì)。包裝箱上部設(shè)置測(cè)試儀面板，搭載航插、開關(guān)、顯示屏等可操作部件；面板下部通過導(dǎo)線，將信號(hào)傳輸至內(nèi)嵌的工控機(jī)。工控機(jī)內(nèi)搭載PC104主板等各功能板卡，用于測(cè)試載機(jī)/發(fā)射裝置下發(fā)的總線信號(hào)及模擬信號(hào)，并按照導(dǎo)彈的工作時(shí)序，輸出約定信號(hào)返回載機(jī)。測(cè)試儀的原理框圖如圖1所示。

圖1 測(cè)試儀原理框圖

2 通用板卡選型

2.1 主板

測(cè)試儀選用品牌廠商的寬溫PC104主板，該主板的尺寸為：90mm×96mm；環(huán)境適應(yīng)性為：工作溫度-40℃～85℃，貯存溫度-55℃～85℃，相對(duì)濕度5～95℃。主板的小尺寸結(jié)構(gòu)、與功能板卡的上下堆棧式連接及寬溫特性適應(yīng)測(cè)試儀小型化的要求及較為惡劣的外場(chǎng)使用環(huán)境。

該主板具有如下資源：4個(gè)232接口、4個(gè)USB接口、VGA接口、SATA接口、GPIO接口等，滿足測(cè)試需求。它們的作用是：（1）USB接口：三個(gè)USB分別連接鼠標(biāo)、鍵盤和觸摸屏等輸入設(shè)備；（2）VGA接口：選用支持VGA接口的便攜式顯示屏顯示測(cè)試信息；（3）RS232接口：用于與發(fā)射裝置串口通訊和測(cè)試數(shù)據(jù)下載；（4）SATA接口：可連接外置移動(dòng)硬盤，用于功能擴(kuò)展。

該主板采用Intel AtomTMD525處理器（主頻1.8GHz，雙核），內(nèi)存2GB DDR3，板載硬盤4G，支持Windows操作系統(tǒng)，性能滿足測(cè)試儀軟件開發(fā)、使用。

2.2 總線板

選用PC104總線的1553/429接口卡各一個(gè)。1553板卡[6]支持雙冗余度BC/TR/MT模式，每個(gè)通道64K×16共享RAM，具有BC間隔時(shí)間可編程、BC幀自動(dòng)重發(fā)、監(jiān)控命令過濾等特性。429板卡[7]支持4收2發(fā)，具有標(biāo)號(hào)過濾、可設(shè)置發(fā)送幀間隔、大容量接收和發(fā)送FIFO等特點(diǎn)?？偩€板與主板配合使用，可滿足與載機(jī)/發(fā)射裝置的總線通訊需求。

2.3 數(shù)據(jù)采集板卡

選用的數(shù)據(jù)采集卡的特性是：支持32路16位AD通道、200KHz采樣速率；8路14為DA通道；24路TTL/CMOS兼容IO，滿足模擬量處理的資源需求。

3 信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)計(jì)

3.1 信號(hào)調(diào)理電路

信號(hào)調(diào)理電路共分為AD轉(zhuǎn)換電路、IO采集電路和繼電器輸出電路三類。AD轉(zhuǎn)換電路使用二極管、高精度電阻、LM124運(yùn)算放大器等器件，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為滿足AD板卡輸入要求的值。其中，對(duì)于交流電壓，使用AD536進(jìn)行交直變換后再輸入板卡；IO采集電路使用光耦TLP621-4進(jìn)行信號(hào)隔離，將輸入離散量轉(zhuǎn)換為TTL電平后輸出給IO板卡；繼電器輸出電路根據(jù)信號(hào)特性，選擇固態(tài)或電磁繼電器，將IO板卡輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換后輸出至載機(jī)/發(fā)射裝置。

3.2 模擬負(fù)載

負(fù)載板模擬導(dǎo)彈的供電/發(fā)射等多個(gè)信號(hào)的實(shí)際負(fù)載，測(cè)試發(fā)射裝置在帶載情況下的信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力。因?qū)楇姵?、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火等多個(gè)信號(hào)的額定電流較大，本文選用多個(gè)RXG12-50W型大功率電阻模擬負(fù)載，具體阻值根據(jù)信號(hào)電平、負(fù)載電流確定。

4 測(cè)試流程設(shè)計(jì)

測(cè)試流程設(shè)計(jì)主要包含三部分模塊：一、上電的自檢與初始化；二、流程測(cè)試與響應(yīng)；三、校準(zhǔn)程序；上電自檢和初始化模塊用于測(cè)試儀上電后對(duì)硬件通道、板卡進(jìn)行自檢；流程測(cè)試模塊模擬導(dǎo)彈工作時(shí)序，響應(yīng)載機(jī)火控系統(tǒng)的命令；校準(zhǔn)程序配合校準(zhǔn)電纜完成測(cè)試儀的定期校準(zhǔn)。

5 界面設(shè)計(jì)

界面設(shè)計(jì)用于生成人機(jī)界面顯示于顯示屏，作用有兩方面：一是將測(cè)試信息、關(guān)鍵數(shù)據(jù)顯示出來告知操作者，二是接收用戶操作指令。界面設(shè)計(jì)上使用消息集合框，關(guān)鍵數(shù)據(jù)提示框和重要信號(hào)虛擬指示燈三種方法盡量全面地顯示測(cè)試過程中的各種信息，方便用戶使用和監(jiān)測(cè)；同時(shí)，設(shè)置虛擬按鍵接收用戶對(duì)測(cè)試儀的“狀態(tài)設(shè)置”、“流程切換”、“數(shù)據(jù)保存與打印”等命令。

6 結(jié)論

基于PC104的飛機(jī)發(fā)控電路測(cè)試儀在硬件上選用品牌廠商的貨架PC104板卡，具有生產(chǎn)周期短、成本低，便于生產(chǎn)、維修和保障的優(yōu)點(diǎn)；軟件設(shè)計(jì)上，使用VC++編寫的界面美觀大方、顯示信息豐富、操作簡(jiǎn)單，方便了用戶使用。

需要注意的是，因采用WINDOWS操作系統(tǒng)，也造成了測(cè)試儀開機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，在飛機(jī)復(fù)雜電磁環(huán)境中會(huì)偶發(fā)死機(jī)等問題，需要進(jìn)一步地優(yōu)化與改進(jìn)。

[1]王兆偉.基于DSP的某型導(dǎo)彈測(cè)試儀設(shè)計(jì)[J]．四川兵工學(xué)報(bào)，2014(2):30－32.

[2]張鴻斌.基于DSP的發(fā)射裝置外場(chǎng)測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2013, 34(10):16-19.

Design of a launch and control circuit tester on PC104

Pang Xiao1,LI Chao2
(1.China Airborn Missile Academy, Luoyang Henan, 471000;2.Army Air Force Military Representative Office in Luoyang, Luoyang Henan, 471000)

In order to test missile control circuit of a aircraft, this paper introduced a design of a tester based on PC104. The design idea and implementation method of the tester was told in detail including the design and selection of the hardware board, the testing flow and the display interface of the software.Compared to DSP based tester designed previously, this design had the advantages of short production cycle,low cost, convenient maintenance and so on.