基于虛擬儀器的機載陀螺儀測試系統(tǒng)研究

通信模塊實現(xiàn)板卡與計算機之間的通信，計算機使用RS232總線，而智能板卡使用CAN總線，轉換模塊完成數(shù)據(jù)的采集功能，如圖2所示。
C8051F005單片機實現(xiàn)對D／A轉換器DAC714和A／D轉換器TLC2543的控制，產生直流電壓信號，經輸出采樣電路的電壓／電流轉換、放大，輸出穩(wěn)定的直流電流。使用D／A輸出、A／D采樣，與主控單片機形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。可用鍵盤進行電流數(shù)值設定，用LED(發(fā)光二極管)進行顯示，智能板卡數(shù)據(jù)采集框圖如圖3所示。

1．5 信號調理箱
信號調理箱實現(xiàn)信號的調理、采集和輸出。通過分析不同型號陀螺的工作原理，其輸出信號有同步器、模擬量和開關量等信號。根據(jù)信號性質，信號調理箱包含S／D、A／D和繼電器等集成電路，能夠將同步器信號、模擬量信號轉換為數(shù)字信號，達到與計算機通信的目的。
采用CJ24Y4L和CJ24W型航空智能板卡采集陀螺儀的輸出模擬量。CJ24W航空智能板卡可以滿足模擬信號的輸出，輸出電壓為0～23 V。模擬量采集為24路單端輸入和8路差分輸入，分辨率為24位，可以采集0～300 V的電壓，0～2 A的電流。采集數(shù)據(jù)精度高、速度快、穩(wěn)定性好。由于陀螺儀的信號輸出數(shù)量多，不可能將所有信號同時輸入到信號調理箱，必須經過繼電器矩陣進行切換，繼電器切換必須具有足夠快的響應時間，能通斷較大的信號，因此選用型號為JDQ航空智能板卡，實現(xiàn)信號的連接、斷開和轉換。該航空智能板卡工作電壓為DC+27 V，信號的采集和模擬均符合航電設備的輸入輸出要求。

2 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)軟件采用美國NI公司的虛擬儀器軟件LabWindows／CVI進行設計開發(fā)，CVI是在C語言(ANSIC)的基礎上增加了儀器控制和工具函數(shù)庫的虛擬儀器開發(fā)軟件，具有友好的圖形用戶界面，因此選用CVI可以加快測試程序開發(fā)。系統(tǒng)軟件原理圖如圖4所示。

為了方便和規(guī)范測試系統(tǒng)程序的編寫，將各個硬件模塊的驅動編譯生成動態(tài)庫，由測試系統(tǒng)程序根據(jù)需要進行調用。系統(tǒng)程序開發(fā)過程中，硬件驅動和虛擬儀器界面的開發(fā)是重點。
硬件驅動設計是對智能板卡進行程控，方便測試系統(tǒng)程序的編寫和集成。航空智能板卡驅動程序是上位機與下位機程序通信的紐帶，通過調用驅動函數(shù)實現(xiàn)計算機對硬件的控制。虛擬儀器界面提供人機接口，操作員根據(jù)需要施加信號，實時監(jiān)測信號。CVI提供了開發(fā)虛擬儀器界面的用戶接口資源文件(*．uir)、各種控制和顯示控件，用于模擬實際儀表界面。分析完成航空電源智能采集板上位機采集功能所需的各種控件。根據(jù)CVI軟件編程，完成控件的編制，除了一些基本的控制顯示控件外，還有一個示波器顯示控件，它用于顯示采集數(shù)據(jù)的波形。機載陀螺進行檢測系統(tǒng)軟件流程如圖5所示。

控制函數(shù)的編寫過程中，由于在板卡功能設計中有交流和直流之分，因此在波形顯示界面設計時，也將其分為交流和直流2個波形顯示界面。而在運行程序過程中，采集交流或直流，都需將另外一個隱藏起來，這就用到函數(shù)SetCtrlAttribute(panelHandle，PANEL_STRIPCHAR-T，ATTR_VISIBLE，1)和函數(shù)SetCtrlAttribute(panelHandle，PANEL_GRAPH，ATTR_VISIBLE，0)。在控制函數(shù)中，繪制波形的函數(shù)PlotStrip Chart(panelHandle，PANEL_STRIPCHART，data，1，0，0，VAL_DOUBLE)； 采用函數(shù)SetCtrlAttribute(panelHandle，PANEL_TIMER，ATTR_ ENABLED，1)打開時鐘，進行數(shù)據(jù)采集。