吳能偉
摘 要:在海軍武器著靶試驗(yàn)中,為了保護(hù)實(shí)測數(shù)據(jù)和提高光電設(shè)備的可靠性,利用Atmegal61豐富的資源和接口,設(shè)計(jì)一套遠(yuǎn)程電源管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以鋰電池組作為備用電源,依靠單片機(jī)處理遠(yuǎn)控中心發(fā)送的目標(biāo)測量數(shù)據(jù)及控制命令,對固態(tài)繼電器的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。試驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)能自主完成光電設(shè)備電源的遠(yuǎn)程管理,獲取完整的目標(biāo)實(shí)況景象,具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞:AVR單片機(jī);固態(tài)繼電器;電源管理;串行通信
中圖分類號:TN911?34;TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1004?373X(2013)02?0162?03
光電設(shè)備具有低成本、易布站、高精度的優(yōu)點(diǎn),逐步成為海軍武器試驗(yàn)中獲取空間目標(biāo)飛行狀態(tài)和軌跡的主力軍[1]。隨著精確制導(dǎo)、遠(yuǎn)程打擊等高技術(shù)兵器武器的出現(xiàn),要檢驗(yàn)和鑒定此類目標(biāo)的性能和威脅,不僅需要獲取目標(biāo)的空間坐標(biāo),同時(shí)要求測量目標(biāo)著靶時(shí)的姿態(tài)信息。而目標(biāo)著靶是一個瞬態(tài)過程,不易捕捉,因此常用高速光電設(shè)備在靶船上實(shí)時(shí)獲取高質(zhì)量的目標(biāo)運(yùn)動圖像序列[2?3],經(jīng)事后處理得到目標(biāo)的運(yùn)動參數(shù)。不難看出圖像數(shù)據(jù)直接決定試驗(yàn)的成敗,因此有必要對設(shè)備的工作狀態(tài)及電源等情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和管理[4]。
該平臺以AVR單片機(jī)為核心,利用2節(jié)串聯(lián)的充電鋰電池作為備用電源[5],依靠外圍接口獲取目標(biāo)的實(shí)時(shí)信息(實(shí)測彈道數(shù)據(jù)、T0時(shí)刻等)。
在光電設(shè)備工作異?;蚵渌畷r(shí),控制固態(tài)繼電器(Solid State Relay,SSR)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程重啟和關(guān)機(jī)[6],為獲取及保護(hù)目標(biāo)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)提供有力保障,因而具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
AVR單片機(jī)所需的電源電壓為2.7~5.5 V,為了簡化電路設(shè)計(jì),提高系統(tǒng)的可靠性,為AVR單片機(jī)設(shè)計(jì)外部基準(zhǔn)電壓為5 V,利用L7805防止電池出現(xiàn)過用現(xiàn)象。
2.2 主控電路
主控電路如圖3所示,ATmegal61單片機(jī)有1個可編程的同步/異步串行接口USART,可以滿足與遠(yuǎn)控中心的通信要求,2個具有比較模式的靈活定時(shí)/計(jì)數(shù)器,可以完成延時(shí)時(shí)間的計(jì)算,預(yù)留的8路10位ADC端口可以擴(kuò)展其他功能。為了滿足嵌入式的設(shè)計(jì)要求,選用易于安裝在電路板的G6B?2014P?US固態(tài)繼電器,實(shí)現(xiàn)兩路直流電源的同步控制。而繼電器的驅(qū)動需要控制系統(tǒng)具有大電流的輸出能力,ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管系列產(chǎn)品,可以很好地滿足要求[11]。
電路的設(shè)計(jì)中,考慮了對電源、CPU、時(shí)鐘、印刷電路板等的抗干擾措施,使系統(tǒng)更加可靠。
3 軟件設(shè)計(jì)
3.1 主程序設(shè)計(jì)
電源管理系統(tǒng)的控制程序由主程序和T1中斷服務(wù)子程序組成。主程序完成ATmegal61單片機(jī)的初始化、定時(shí)器T1工作方式的設(shè)定等。
其流程圖如圖4所示。
5 結(jié) 語
在海軍武器試驗(yàn)中,以AVR單片機(jī)為核心構(gòu)建一套遠(yuǎn)程電源管理系統(tǒng),計(jì)算目標(biāo)相對落點(diǎn)的斜距信息,接收遠(yuǎn)控中心的控制命令,對光電設(shè)備的電源進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。將上述設(shè)計(jì)應(yīng)用于某型目標(biāo)飛行試驗(yàn)中,取得了良好的效果。另外,此設(shè)計(jì)具有編程簡單、成本低廉、容易實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn),不僅適用于軍事范疇,也值得冶金、化工和電力等領(lǐng)域借鑒,因此具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
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