摘 要：在采集雙慣導系統(tǒng)姿態(tài)信號時，為減少模數(shù)轉換電路的數(shù)量、優(yōu)化采集電路結構，設計了一種以單片機為控制器的船舶姿態(tài)信號采集專用開關器，實現(xiàn)了2×30線、6×10線兩種開關功能，滿足了船舶姿態(tài)信號采集的需求。

關鍵詞：船舶 姿態(tài)信號 開關器 慣導

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0008-02

平臺式慣性導航系統(tǒng)是以平臺坐標系為基準，通過旋轉變壓器或感應同步器等角度測量傳感器連續(xù)地測量平臺坐標系與船舶載體坐標系之間的角度信號，輸出船舶航向、水平等姿態(tài)信號的重要導航設備[1]。慣導系統(tǒng)中有3個角度測量傳感器，安裝在慣性平臺的方位軸、縱搖軸、橫搖軸上，分別輸出航向、縱搖、橫搖姿態(tài)信號[2]。為分析、研究船舶的運行狀況和慣導系統(tǒng)的工作狀態(tài)，需要對角度測量傳感器輸出的模擬姿態(tài)信號進行采集。在雙慣導系統(tǒng)條件下，共有6個姿態(tài)信號，在直接采集時需要6路模數(shù)轉換電路，采集系統(tǒng)的電路結構復雜、成本高。為減少模數(shù)轉換電路數(shù)量、優(yōu)化采集系統(tǒng)電路結構，本文以單片機為控制器，設計了一種船舶姿態(tài)信號采集專用開關器，實現(xiàn)2×30線、6×10線兩種開關功能。當專用開關器配置為2×30線開關時可選通雙慣導系統(tǒng)中一臺慣導系統(tǒng)的3個姿態(tài)信號，當配置為6×10線開關時可選通6個姿態(tài)信號中的1個姿態(tài)信號，滿足了雙慣導系統(tǒng)條件下船舶姿態(tài)信號采集的需求。

1 專用開關器方案設計

根據(jù)雙慣導系統(tǒng)姿態(tài)信號采集的需求，設計專用開關器的方案如圖1所示。在該設計方案中，共有6個輸入11_IN、12_IN、13_IN、21_IN、22_IN、23_IN，可分別輸入1#慣導系統(tǒng)的航向、縱搖、橫搖信號與2#慣導系統(tǒng)的航向、縱搖、橫搖信號；共有3個輸出01_OUT、02_OUT、03_OUT，通過對應的連接配置，01_OUT可輸出6個輸入信號中的任何一個，02_OUT只能輸出12_IN或22_IN，03_OUT只能輸出13_IN或23_IN。

在專用開關器中，單片機作為控制器，通過串口通信電路接收計算機的指令，控制K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8等8組開關的通斷設置，實現(xiàn)2×30線、6×10線兩種開關功能。其中，K1、K2、K3的作用是從雙慣導系統(tǒng)的兩組姿態(tài)信號中選出其中一組姿態(tài)信號，K4、K5的作用是從航向、縱搖、橫搖3個信號中選出一個姿態(tài)信號，K6、K7、K8的作用是姿態(tài)信號輸出控制。

2 硬件電路設計

根據(jù)船舶姿態(tài)信號采集專用開關器設計方案，制作開關器電路如圖2所示。

其中，控制器為89S52單片機；8個開關組由40只G6S-2-Y歐姆龍繼電器組成，每組開關器有5個繼電器；驅動電路由晶體管、電阻等元器件構成；串口通信電路由MAX232芯片實現(xiàn)；外接的工作電源為+12VDC，并通過三端穩(wěn)壓器產(chǎn)生+5VDC電壓，作為單片機工作電源。

3 單片機程序設計

根據(jù)專用開關器的設計方案與硬件電路，設計了單片機的主程序與串口中斷程序，流程圖分別如圖3，4所示。其中，count與receivedata是全局變量，count為指令標識，receivedata為指令數(shù)據(jù)。當count為1時表示目前寄存器receivedata中的指令未執(zhí)行，為0時表示指令已經(jīng)執(zhí)行。在單片機主程序中，設置串口通信工作在方式1、波特率為9600。

根據(jù)專用開關器硬件電路與軟件程序，設置控制指令如表1所示。在專用開關器設置為2×30線開關時，01_OUT、02_OUT、03_OUT分別輸出11_IN、12_IN、13_IN或21_IN、22_IN、23_IN；在設置為6×10線開關時，01_OUT 輸出6個輸入信號中的一個信號，02_OUT、03_OUT無輸出信號。

4 結語

針對雙慣導系統(tǒng)條件下船舶姿態(tài)信號采集的需求，本文設計了一種專用開關器。該專用開關器以單片機為控制器，以40只G6S-2-Y繼電器組成8個開關組，實現(xiàn)了2×30線、6×10線兩種開關功能，滿足了船舶姿態(tài)信號采集的需求。

參考文獻

[1]秦永元.慣性導航[M].北京：科學出版社，2006：133-142.

[2]李安，胡柏青.平臺羅經(jīng)[D].武漢：海軍工程大學，2003：63-69.

[3]李廣弟.單片機基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，1993：177-184.