飛機防滑剎車測試系統(tǒng)設(shè)計

　　飛機防滑剎車控制器作為飛機防滑剎車系統(tǒng)的核心部件,其設(shè)計好壞直接影響到飛機的安全起飛和安全著陸剎車,系統(tǒng)性能的好壞需要通過測試設(shè)備來檢驗。我國對控制器的研究已有半個多世紀的時間,從機械-氣壓式到目前的數(shù)字式,均取得了良好的效果。而對控制盒測試的研究卻處于一片空白,迄今為止仍用人工儀器對控制盒進行性能測試,不僅操作復雜,而且耗用大量的空間和時間。本文設(shè)計的剎車測試系統(tǒng)可以彌補此項空白。

　　微機技術(shù)的發(fā)展、單片機的廣泛應(yīng)用以及便攜式電腦的出現(xiàn),為測試系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的硬件平臺,高速化、便攜式、微型化、低成本、智能化成為測試系統(tǒng)的最大特點。通用串行總線(USB)以其即插即用、速度快、低成本等特點而倍受青睞,逐步取代了傳統(tǒng)的RS232通信,廣泛應(yīng)用于各種測試系統(tǒng)中。其中,USB接口的設(shè)計方案很多,主要有兩種類型：一種是采用MCU和USB接口芯片分離式結(jié)構(gòu),此類方案的特點是成本和開發(fā)難度較低。另一種方案是采用嵌入式結(jié)構(gòu),即采用帶USB接口的MCU或內(nèi)嵌MCU的USB接口芯片,此類方案的特點是成本高、不適用于簡單和低成本的數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)。這里采用了第一種方案,實用并且開發(fā)周期較短

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　　1 數(shù)字式飛機防滑剎車測試系統(tǒng)的組成

　　數(shù)字式飛機防滑剎車測試系統(tǒng)的組成如圖1所示。圖中虛線框內(nèi)為飛機防滑剎車測試系統(tǒng)的原理框圖,測試系統(tǒng)需要向防滑剎車控制器提供模擬機輪速度信號、模擬踏板信號、各種開關(guān)信號和各種故障狀態(tài),以便模擬實際的剎車狀態(tài)。測試系統(tǒng)采集控制器輸出的閥門電壓和參考速度信號,通過USB芯片傳輸給上位機,由上位機來顯示,依此判斷控制器的工作狀態(tài)。

　　2 主要硬件電路的設(shè)計

　　2.1 前端信號調(diào)理電路

　　前端信號調(diào)理電路如圖2所示。參考速度信號、閥門電壓信號、模擬踏板信號均為直流信號,范圍為0～10V,由于DSP的A／D端只能接收0～5V的電平,因此需要進行電平轉(zhuǎn)換。先將輸入信號進行跟隨,提高輸入阻抗,再進行兩級反相比例放大。將0～10V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為0～5V的輸出電壓,末端的兩個二極管起限幅作用。

　　2.2 模擬機輪速度信號電路

　　在實際的剎車過程中,機輪速度傳感器產(chǎn)生的信號為近似正弦信號,所以利用正弦信號代替機輪速度信號。信號發(fā)生電路原理框圖如圖3所示。AD9850輸出的信號經(jīng)過I／V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓輸出,輸出電壓經(jīng)過有效值／直流轉(zhuǎn)換電路輸出交流信號的平均值,該值和I／V轉(zhuǎn)換輸出的信號做減法運算,得到以0電平為基準的交流信號。再與直流偏置做加法運算,得到一個帶直流偏置的正弦信號。經(jīng)過二階壓控低通濾波后輸出峰峰值為0.6～5V可調(diào)、直流偏置0～5V可調(diào)的正弦信號,此信號可作為機輪速度模擬信號。

　　AD9850為美國ADI公司推出的一款DDS集成芯片,8位并行數(shù)據(jù)接口D0～D7或者一位串行數(shù)據(jù)接口D7,在寫時鐘端W_CLK和頻率升降控制端FR_UD的控制下,可直接輸入頻率、相位等控制數(shù)據(jù),最大工作時鐘為125MHz,最小工作時鐘為1MHz。內(nèi)有32位累加器、sin／cos表,集成10位D／A電流型輸出,采用28腳貼片封裝。

　　AD9850接口電路如圖4所示,D0～D7口與DSP的數(shù)據(jù)線D0～D7相連。復位引腳與DSP的PC0口相接,高電平復位,復位時間不低于40ms。FR_UD引腳與DSP的PC1腳相接。WCLK1是地址線經(jīng)過可編程邏輯器件GAL16V8或邏輯后產(chǎn)生的片選信號。Rset連接3.9kΩ的電阻,設(shè)定最大的輸出電流為10mA。IOUTB端連接24Ω的電阻,作為電流輸出補償電阻。

　　2.3 USB通信電路設(shè)計

　　CH375為國內(nèi)自主研發(fā)的新型USB接口芯片。它支持3.3V和5V供電,支持全速USB設(shè)備接口,兼容US-BV2.0;提供一對主端點和一對輔助端點,支持控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸;具有省事的內(nèi)置固件模式和靈 活的外部固件模式。內(nèi)置固件模式下屏蔽了相關(guān)的USB協(xié)議,自動完成標準的USB枚舉配置過程,完全不需要本地端控制器做任何處理,簡化了單片機的固件編程;通用的8位并行數(shù)據(jù)總線控制簡單,采用4線控制：讀選通、寫選通、片選輸入、中斷輸出;通用Windows驅(qū)動程序提供設(shè)備級接口;體積小,采用SSOP-28封裝。