基于單片機的飛機航向控制顯示教學模型設計與實現(xiàn)

摘要：為增強飛行學員飛機航向控制理論直觀教學效果，采用MCS-51單片機作為系統(tǒng)CPU，完成了飛機航向控制系統(tǒng)仿真動態(tài)模型平臺的設計。通過模擬飛機操縱機構控制，直接利用匯編語言即可實現(xiàn)儀表顯示功能。試驗結果表明，系統(tǒng)響應速度快，控制顯示功能直觀，課堂教學效果好。
關鍵詞：飛機航向；方向舵；余度設計；故障監(jiān)控

0 引言
直觀教學是增強飛行學員理論聯(lián)系實際的有效手段，伴隨著多媒體技術的發(fā)展，如何提升傳統(tǒng)教學模型不可替代的演示功能，成為制約教學質量的關鍵。
傳統(tǒng)教學模型存在數(shù)量多、結構簡單、功能單一的缺點，但是其演示功能強，學員可以動手操作的優(yōu)點是現(xiàn)代多媒體教學方式無法替代的。飛機航向控制顯示系統(tǒng)是利用MCS-51單片機控制功能，將系統(tǒng)內多個模型綜合，采用機電控制方式實現(xiàn)系統(tǒng)多功能教學和學員操作功能。一方面可以提高教學效果，同時還可以增強教員解決教學問題的動手能力，為將來從事相關科學研究打下堅實的基礎。

1 系統(tǒng)功能要求
飛機航向控制顯示系統(tǒng)為多功能教學系統(tǒng)，本文只探討其中飛機航向控制及其相關顯示部分功能設計與實現(xiàn)。仿真模型仿照飛機座艙安裝方向舵。通過微動電門，單片機可接受方向舵三個位置信號；方向舵中立位置時，飛機航向不變化；向左蹬舵時，飛機左轉彎；向右蹬舵時，飛機右轉彎。飛機改變航向時，要求飛機航向改變方向燈光和座艙顯示儀表板上的指示燈相應地發(fā)出提示信號。打開開機電門時，所有信號燈都應閃爍。待機時，2個待機燈發(fā)出不閃爍的信號。表1為飛機航向控制顯示系統(tǒng)真值表。

在飛機航向控制顯示系統(tǒng)中，設定打開開機電門時，信號燈以高頻(約30 Hz)頻率閃爍，提示使用人員準備操作。飛機航向改變或開機狀態(tài)下，信號燈和座艙顯示儀表板指示燈的閃爍頻率為1 Hz(低頻信號)。
根據(jù)飛機航向變化信號顯示控制系統(tǒng)的功能，可以用數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)，如圖1所示。系統(tǒng)中還應有高低頻信號發(fā)生電路和輸出驅動電路。用數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)系統(tǒng)功能的缺點是：一旦系統(tǒng)的功能有所改動，電路也要隨之變動，靈活性較差；增加功能，實現(xiàn)難度大。