楊 佳，楊小林，馬 虎，趙漢武

（空軍第一航空學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000）

0 引 言

飛機(jī)供油選擇閥控制盒用于控制飛機(jī)燃油系統(tǒng)中的供油?？刂坪锌筛鶕?jù)駕駛員的指令或發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的指令，控制供油選擇閥實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常輸油、斷油、交輸供油、轉(zhuǎn)換供油等重要?jiǎng)幼鳌Ｔ摽刂坪袨樾卵挟a(chǎn)品，國(guó)內(nèi)暫無(wú)對(duì)應(yīng)的檢查儀。目前的檢查方法是手動(dòng)單項(xiàng)逐個(gè)檢測(cè)，操作繁瑣且依賴人工識(shí)別，容易誤操作，導(dǎo)致誤判甚至損壞設(shè)備。

為了克服上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種便攜式飛機(jī)供油選擇閥控制盒檢查儀[1-2]，能夠模擬發(fā)出各種手動(dòng)和自動(dòng)指令，通過(guò)電纜和控制盒相連，并使用7寸觸摸屏作為人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單、界面友好、測(cè)試效率及可靠程度大大提高。

1 供油選擇閥控制盒工作原理分析

選擇某型飛機(jī)，有前、后兩個(gè)油箱，供油選擇閥則包括左、右兩個(gè)閥門，分別為兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)提供油液。實(shí)際工作過(guò)程中，控制盒可以根據(jù)指令將前、后油箱內(nèi)的油分別輸向左、右發(fā)動(dòng)機(jī)的供油閥，或者交換；也可以單獨(dú)從某一油箱同時(shí)輸向兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的供油閥，或者同時(shí)從兩個(gè)油箱輸向發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)單獨(dú)的供油閥?？刂坪胁粩嘟邮諄?lái)自兩個(gè)供油選擇閥的位置反饋信號(hào)，如果供油閥已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)到位，控制盒就會(huì)切斷到供油閥的供電，停止其運(yùn)轉(zhuǎn)。

此外，該控制盒還向飛機(jī)上的NAMP計(jì)算機(jī)（非航電系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)）和駕駛艙內(nèi)的指示燈盒提供供油選擇閥的工作狀態(tài)，用于飛機(jī)狀態(tài)的監(jiān)控。

2 控制盒自動(dòng)檢查儀構(gòu)成

如圖1所示，檢查儀通過(guò)兩根電纜與控制盒相連，通過(guò)觸摸屏上的人機(jī)界面可以操作檢查儀。檢查儀電路以C8051F040為核心，控制輸出模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)供油選擇閥控制盒下達(dá)指令（各種供油方式的模擬指令），或者提供相關(guān)閥門運(yùn)轉(zhuǎn)到位等信號(hào)，這些信號(hào)被稱為送至控制盒的激勵(lì)；在激勵(lì)加至控制盒后，正常情況下控制盒會(huì)做出響應(yīng)，單片機(jī)電路控制輸入采集模塊，對(duì)該響應(yīng)值做出判斷，輸出值在合格范圍內(nèi)則判斷為對(duì)應(yīng)項(xiàng)合格，否則不合格。人機(jī)界面程序中提供全自動(dòng)測(cè)試選項(xiàng)和手動(dòng)測(cè)試選項(xiàng)，既可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)試，也可以手動(dòng)逐項(xiàng)測(cè)試[3]。

圖1 控制盒自動(dòng)檢查儀構(gòu)成

圖2 單片機(jī)核心電路圖

3 各部分硬件設(shè)計(jì)

3.1 核心單片機(jī)電路

核心單片機(jī)電路如圖2所示。單片機(jī)采用了C8051F040[4]，主要是考慮其片上資源豐富、接口多、后續(xù)擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。圍繞單片機(jī)的外圍電路包括JTAG接口電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路以及串行通信接口電路。其中，串行通信接口電路用于和觸摸屏通信，兩者之間通信采用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，但采用TTL電平，因此不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

3.2 采集電路

圖3 采集電路模塊示意圖

采集電路如圖3所示。由于控制盒的輸出信號(hào)為高低電平兩種形式，因此，利用簡(jiǎn)單的光耦隔離電路。控制盒輸出低電平有效，此時(shí)采集模塊中，光耦輸入側(cè)接通，LED指示燈變亮，輸出信號(hào)在單片機(jī)的IO腳呈現(xiàn)低電平；反之，若控制盒輸出高電平，則光耦輸入側(cè)未接通，輸出端也呈現(xiàn)高電平。采用光耦隔離后的優(yōu)點(diǎn)是隔離干擾，無(wú)需額外的電源轉(zhuǎn)換，穩(wěn)定性強(qiáng)[5]。電路圖采用Altium Designer軟件[6]繪制。

3.3 輸出控制電路

輸出控制電路采用繼電器模擬指令信號(hào)、閥門到位信號(hào)等。如圖4所示，繼電器的控制采用反相器電路和ULN2003A集成電路。每個(gè)繼電器配有工作指示燈[7]。

圖4 輸出控制模塊

圖5 電源電路

3.4 電源電路

由于供電設(shè)定為27 V電源，方便起見，采用兩路LM2576電源電路分別提供基本電路工作的5 V電壓和觸摸屏工作所需的5V電壓，保證相關(guān)電路的電流供應(yīng)，如圖5所示。單片機(jī)核心電路工作所需的3.3V電壓由AS1117供應(yīng)。經(jīng)測(cè)定，兩個(gè)電源支路消耗電流均不超過(guò)1 A，因此不需要風(fēng)冷措施，在LM2576上加裝散熱片即可。

4 界面程序設(shè)計(jì)

觸摸屏采用了深圳新雁飛科技公司的7寸串口觸摸屏，該屏的一大特點(diǎn)是可以自由選擇自動(dòng)切換和手動(dòng)切換兩種方式。使用配置文件來(lái)設(shè)計(jì)觸摸界面，把檢查儀的“算法”設(shè)計(jì)和觸摸屏的“界面”設(shè)計(jì)徹底分開。人機(jī)交互時(shí)，觸摸屏?xí)祷厥孪仍O(shè)定好的按鍵鍵碼，檢查儀程序根據(jù)此鍵碼決定程序流程。

考慮到自動(dòng)化程度以及手動(dòng)專項(xiàng)測(cè)試之間的折衷，檢查儀同時(shí)允許進(jìn)行“全自動(dòng)測(cè)試”和“手動(dòng)測(cè)試”。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于微控制器C8051F040的供油選擇閥控制盒檢查儀成本低、攜帶方便，觸摸屏人機(jī)界面友好，能夠模擬人工或數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)下達(dá)的各種指令、供油選擇閥的反饋信號(hào)等，在不同情景下測(cè)試控制盒的反饋輸出，并將測(cè)試結(jié)果顯示在觸摸屏上。該型控制盒檢查儀已經(jīng)配發(fā)某地試用，試用結(jié)果表明其能大幅提高對(duì)控制盒性能檢查的效率與可靠性。

[1] 趙擎天，尉廣軍，張自賓.某型導(dǎo)彈飛行數(shù)據(jù)與指令檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)測(cè)試，2011，37（5）：86-89.

[2] 蔣存波，孫朝華，唐博，等.基于MCU控制的便攜式測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008，24（32）：141-142.

[3] 張林，李玉忍，鄭宏民.飛機(jī)防滑剎車控制器的模擬測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2007，30（8）：132-136.

[4] 童長(zhǎng)飛.C8051F系列單片機(jī)開發(fā)與C語(yǔ)言編程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005：144-165.

[5]Paul S.實(shí)用電子元器件與電路基礎(chǔ)[M].2版.北京：電子工業(yè)出版社，2009：350-359.

[6] 韓國(guó)棟.Altium Designer Winter 09電路設(shè)計(jì)入門與提高[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：22-25.

[7] 華成英，童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006：71-96.