基于AT89S52的機載電氣盒測試儀的設計

　　1 引言

　　飛機起飛前通常由地面電源向飛機機載設備供電，起飛后則由飛機發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電為機載設備供電。供電電網(wǎng)的質量直接關系到機載設備壽命及飛行安全，而機載電氣盒主要實時監(jiān)控飛機發(fā)電機網(wǎng)絡或地面電源網(wǎng)絡的電壓、頻率、差動電流、相序等參數(shù)。無論是飛機起飛前的地面電源還是起飛后的發(fā)電機電網(wǎng)，一旦出現(xiàn)過壓、過過壓、欠壓、欠頻、欠欠頻、超頻、超超頻、逆序和差動故障時，必須在延遲時間內自動斷開發(fā)電機或地面電源，采用后備電源向飛機供電，從而有效保護機載設備和飛行安全。本文提出一種采用AT89S52單片機設計的機載電氣盒測試儀，該測試儀可測試機載電氣盒的保護功能，測量延遲保護時間。

　　2 系統(tǒng)組成與工作原理

　　該機載電氣盒測試儀硬件設計是由AT89S52單片機、顯示模塊、系統(tǒng)復位模塊、時鐘振蕩模塊、電源模塊、計時模塊、測試選擇模塊和接口電路組成(圖1)，其程控電源的電壓、頻率、相位、相序均可調，模擬地面電源或發(fā)電機電網(wǎng)的電源故障。該系統(tǒng)的工作原理：當供電電網(wǎng)出現(xiàn)故障，接口電路發(fā)出一個控制信號將出現(xiàn)故障的電源引入電氣盒，同時接口電路給單片機一個信號，當單片機收到該信號后，控制計時模塊開始計時，顯示模塊顯示過壓、過過壓、欠壓、欠頻、欠欠頻、超頻、超超頻、逆序和差動等故障的具體故障項;經過一段時間后，電氣盒發(fā)出一個控制信號，切斷電網(wǎng)向機載設備的供電，同時該控制信號進入接口電路，接口電路控制計時器停止計時;讀取計時模塊時間，判斷該時間是否在系統(tǒng)允許范圍內，若不在允許范圍內或機載電氣盒未發(fā)出計時停止信號(切斷電網(wǎng)向機載設備供電的控制信號)，則不能實現(xiàn)電氣盒的該項故障監(jiān)控及保護功能，說明電氣盒出現(xiàn)故障。

　　3.1 AT89S52單片機

　　AT89S52單片機是一款低功耗，高性能CMOS 8位微控制器，片內有8 KB系統(tǒng)可編程flash的閃速存儲器，256字節(jié)內部RAM，32條I/O端口線，看門狗定時(WDT)，2個數(shù)據(jù)指針，3個16位定時，計數(shù)器，一個 6向量2級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內晶體振蕩器及時鐘電路。AT89S52強大的功能可滿足該測試儀的設計要求。

　　3.2 系統(tǒng)復位、時鐘振蕩模塊

　　系統(tǒng)復位模塊由S1、R1、R2和C3組成，其中S1為復位按鈕，C3為電解電容，R1、R2為精密電阻;而時鐘振蕩模塊由晶振Y1、C1和C2組成。

　　3.3 顯示模塊

　　圖2中9個LED發(fā)光二極管用于顯示電氣盒正在測試具體故障。74LS154為4-16譯碼器，選通引腳G1、G2接地，A，B，C，D依次接單片機P1.0，P1.1，P1.2和P1. 3，通過向AT89S52的P1口寫相應的數(shù)據(jù)決定譯碼器選通的具體通道，譯碼器的輸出經2片TTL7404非門反向后驅動三極管，點亮相應的LED。當向P1口的低4位依次寫入0～8時，譯碼器輸出經非門反向后驅動三極管，分別點亮欠壓指示燈、過壓指示燈、過過壓指示燈、欠頻指示燈、欠欠頻指示燈、超頻指示燈、超超頻指示燈、逆序指示燈和差動指示燈。當P1口輸入均為高電平時，所有指示燈都熄滅。

　　3.4 計時模塊

　　計時模塊是由計時控制電路和計時器組成。其中，計時控制電路由2個NPN三極管和限流電阻組成;計時器是一個6位顯示的計時器，計時可精確到毫秒級，引腳2為計時器的計時控制端，當該引腳是低電平時，計時器開始計時;當為高電平時，計時器停止計時。因此，電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，接口電路向AT89S52發(fā)出控制信號，單片機將P0.3口置為低電平，計時器開始計時。當AT89S52收到由電氣盒發(fā)出并經接口電路轉換的計時停止信號時，單片機將P0.3口置為高電平，計時器停止計時。這時可根據(jù)計時器讀數(shù)判斷延遲保護時間是否在允許范圍內。按鈕開關S2為計時器的清零按鈕，按下S2計時器清零。

　　3.5 測試選擇模塊

　　當開關K1斷開時，三極管截止，單片機P0.0口為高電平，表明電氣盒對發(fā)電機電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)控與保護功能進行測試;當開關K1閉合時，三極管導通，單片機P00口的電平為低電平，表明電氣盒對地面電源參數(shù)的監(jiān)控與保護功能進行測試。因為單片機復位時。所有的I/O口為高電平，所以當K1處于斷開狀態(tài)時，單片機復位即進入電氣盒對發(fā)電機電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)控與保護功能的測試狀態(tài)。