趙建輝

【摘要】本文介紹了某型機(jī)載電臺仿真系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及相應(yīng)的模塊設(shè)計(jì)，給出了完整的硬件電路圖，敘述了與之相關(guān)的控制程序設(shè)計(jì)。利用虛擬儀器對武器裝備進(jìn)行實(shí)物仿真，實(shí)習(xí)效率高，教學(xué)效果好，為軍隊(duì)院校教學(xué)模式改革提供了一種行之有效的方法。

【關(guān)鍵詞】機(jī)載電臺；仿真系統(tǒng)；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)

一、問題的提出

某型機(jī)載電臺主要用于中遠(yuǎn)程、超低空指揮通信系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)，廣泛應(yīng)用于諸多軍用飛機(jī)上，針對學(xué)院承擔(dān)的機(jī)載通訊設(shè)備的教學(xué)和訓(xùn)練特點(diǎn)，為了解決在缺乏實(shí)裝條件下學(xué)員的學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)操作，更好地掌握機(jī)載電臺的原理和使用方法，我們采用虛擬儀器技術(shù)，自行設(shè)計(jì)研制了某型機(jī)載電臺實(shí)物仿真系統(tǒng)。系統(tǒng)的控制面板與實(shí)際電臺完全相同，通訊過程采用計(jì)算機(jī)組網(wǎng)模擬運(yùn)行，使學(xué)員在教室中就能實(shí)際模擬出地面與飛機(jī)（機(jī)群）、飛機(jī)（機(jī)群）與飛機(jī)（機(jī)群）之間通訊的整個(gè)過程，極大地提高了機(jī)載電臺的教學(xué)質(zhì)量和效率，同時(shí)解決了實(shí)際裝備實(shí)習(xí)中存在的對飛行的干擾問題，維護(hù)安全、方便，運(yùn)行成本低。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

仿真系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是對電臺控制盒進(jìn)行實(shí)物仿真，主要功用是對電臺控制盒的參數(shù)進(jìn)行采集、控制，將其傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，同時(shí)將處理后的信息傳送回來進(jìn)行顯示。根據(jù)實(shí)際需要將硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)成五個(gè)模塊：中央控制模塊（AT89S52）；輸入輸出（I/O）擴(kuò)展模塊（82C55）；計(jì)算機(jī)通信模塊（MAX232）；A/D轉(zhuǎn)換模塊（ADC0804）以及LCD液晶顯示模塊（HDSP-2532），其原理框圖如圖1所示，硬件電路如圖2所示。

圖1 硬件原理框圖

圖2 仿真系統(tǒng)硬件電路圖

AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，它采用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容，片上擁有靈巧的8 位CPU 和8K系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案，其價(jià)格低廉，同時(shí)與電臺控制盒控制器一致，因此成為我們硬件系統(tǒng)控制芯片的首選。

由于控制盒上既有三個(gè)撥動開關(guān)，又有五個(gè)工種開關(guān)和十個(gè)波道開關(guān)，十七個(gè)按鍵開關(guān)，加上八個(gè)用于顯示信號強(qiáng)度的發(fā)光二極管，使得需要控制的端口較多，一片AT89S52難以勝任，故采用了具有較強(qiáng)I/O擴(kuò)展能力的并口芯片82C55，用于對端口的擴(kuò)展管理。而對于控制盒上的音量旋鈕，為了將它的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，采用了較為簡單的單通道模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0804。與計(jì)算機(jī)的通信，采用了MAX232串口芯片，它包含4部分電路：雙路電荷泵DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器、RS-232驅(qū)動器、RS-232接收器，以及接收器與發(fā)送器使能控制輸入，采用2400b/s的波特率，完全能滿足控制要求。

電臺控制盒自帶八位LCD液晶顯示器HDSP-2532，為了效果逼真，采用實(shí)際裝備沒做改動。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在硬件電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，為了確保系統(tǒng)最佳的運(yùn)行效率及控制的實(shí)時(shí)性，對硬件采用匯編語言直接進(jìn)行驅(qū)動設(shè)計(jì)，其工作原理是：系統(tǒng)初始化后，單片機(jī)采用輪詢的方式獲取各個(gè)端口的信號，與上一次獲取的信號進(jìn)行比較，一旦有改變（表示端口有新的輸入），則發(fā)送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制虛擬面板進(jìn)行相應(yīng)的動作；當(dāng)接收到計(jì)算機(jī)的信號時(shí)，直接送到控制盒上的液晶顯示器進(jìn)行顯示，程序運(yùn)行流程圖如圖3所示。

圖3 程序運(yùn)行流程圖

在程序設(shè)計(jì)中，采用了許多編程技巧，如針對控制盒按鍵數(shù)量較多的情況，為了減少I/O口的占用，采用矩陣鍵盤，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接，這樣一個(gè)端口（如82C55中的PC口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，有效地節(jié)約了I/O口資源。

在如何識別矩陣式鍵盤的按鍵時(shí)，采用“行掃描法”，又被稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，其工作過程為：

1、判斷鍵盤中有無鍵按下：將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中，若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。

2、判斷閉合鍵所在的位置：在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程，其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。

仿真系統(tǒng)的虛擬面板如圖4所示。

圖4 仿真系統(tǒng)的虛擬面板

仿真系統(tǒng)的運(yùn)行界面如圖5所示。

圖5 仿真系統(tǒng)的運(yùn)行界面

四、結(jié)論

通過對某型機(jī)載電臺仿真系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及相應(yīng)模塊的軟件編程，有效地解決了飛行院校教學(xué)中實(shí)際裝備缺乏與學(xué)員實(shí)習(xí)需求之間的矛盾，利用較小的代價(jià)達(dá)到了大量實(shí)際裝備的教學(xué)效果，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，性價(jià)比高，同時(shí)對軍隊(duì)院校的教學(xué)創(chuàng)新探索提供了一種行之有效的方法。