基于MSP430技術(shù)的防滑剎車控制盒測(cè)試儀

中航工業(yè)洪都航空集團(tuán)制造工程部特設(shè)試驗(yàn)室 何 平

1.引言

某型電子防滑控制盒是用于某新型飛機(jī)輪轂防滑控制，是確保飛機(jī)在起飛、滑跑、轉(zhuǎn)彎、著陸等過(guò)程的關(guān)鍵安全裝置。為新研制產(chǎn)品，代表國(guó)內(nèi)最新的研究成果。國(guó)內(nèi)暫時(shí)沒(méi)有該型號(hào)電子防滑控制盒的專用測(cè)試儀。目前，一般使用多種通用設(shè)備搭線測(cè)試。由于接口關(guān)系復(fù)雜，所需通用設(shè)備較多，操作復(fù)雜，繁瑣，容易誤操作，導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)誤判，甚至損壞設(shè)備。

為了克服上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種飛機(jī)電子防滑控制盒測(cè)試儀，集成多種通用設(shè)備的功能，能夠模擬飛機(jī)降落時(shí)機(jī)輪的狀態(tài)，通過(guò)一根電纜和電子防滑控制盒(以下簡(jiǎn)稱控制盒)連接，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)試精度高。

2.數(shù)字式飛機(jī)防滑剎車測(cè)試系統(tǒng)的組成

電子原理框圖如圖1所示，通過(guò)電纜連接測(cè)試儀和控制盒，在OCMJ15X20D液晶(12)操作測(cè)試儀，通過(guò)MSP430F5438模塊(13)，控制AD9850模塊(14)，經(jīng)過(guò)調(diào)理模塊I(15)，大電流運(yùn)放I(16)，輪速信號(hào)輸出模塊I(17)，輸出飛機(jī)機(jī)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)給控制盒，控制盒接收到機(jī)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)，根據(jù)輪速信號(hào)的變化率，判斷是否需要防滑和防抱死，然后輸出剎車信號(hào)給測(cè)試儀剎車直流信號(hào)輸入模塊輸出模塊(6)。

經(jīng)過(guò)直流信號(hào)調(diào)理模塊(7)，轉(zhuǎn)換成符合MSP430F5438模塊(13)內(nèi)部模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器要求的信號(hào)，采集后自動(dòng)判斷參數(shù)是否正確，并在OCMJ15X20D液晶(12)顯示。測(cè)試儀通過(guò)交流激勵(lì)信號(hào)輸入模塊(4)接收控制盒輸出的剎車激勵(lì)信號(hào)，MSP430F5438模塊(13)控制數(shù)字電位計(jì)模塊(3)模擬剎車指令傳感器，測(cè)試控制盒剎車工作狀態(tài)。通過(guò)TLP521光耦模塊(24)隔離驅(qū)動(dòng)繼電器模塊(25)，切換控制盒各附件開(kāi)路，通過(guò)RS422總線通信模塊(9)檢測(cè)控制盒故障報(bào)警能力。

3.主要硬件電路的設(shè)計(jì)

3.1 模擬飛機(jī)機(jī)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)

通過(guò)MSP430F5438模塊，控制AD9850得到掃頻基準(zhǔn)信號(hào)，再對(duì)信號(hào)濾波、放大，調(diào)理后，就得到了一個(gè)頻率連續(xù)可調(diào)的正弦信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放大后輸出，模擬飛機(jī)降落時(shí)飛機(jī)的機(jī)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)。

如圖2所示，AD9850與MSP430F5438采用串型接口，AD9850輸出為單極性正弦波，經(jīng)過(guò)帶通濾波器，轉(zhuǎn)換為雙極性正弦波。內(nèi)部運(yùn)放設(shè)置成比較器，送至MSP430F5438定時(shí)器自檢。

3.2 模擬飛機(jī)正常剎車信號(hào)

測(cè)試儀接受電子防滑控制盒輸出的交流激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字電位計(jì)模塊，模擬飛機(jī)前后艙飛行員的剎車信號(hào)，并采集控制盒輸出的直流剎車信號(hào)，監(jiān)控飛機(jī)剎車的狀態(tài)。同時(shí)通過(guò)交流調(diào)理模塊，監(jiān)控電子防滑控制盒的輸出交流激勵(lì)信號(hào)幅值。防止控制盒在剎車過(guò)程中誤動(dòng)作。

AD7376是128位數(shù)字電位計(jì)，如圖3，和微處理器接口為SPI，每次轉(zhuǎn)換精度為D/128*VA，可以模擬剎車信號(hào)。

圖4為AC轉(zhuǎn)RMS DC電路，控制盒輸出的交流激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)過(guò)AD637轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，方便微處理器采集。

3.3 模擬飛機(jī)機(jī)輪打滑和抱死狀態(tài)

通過(guò)軟件控制飛機(jī)機(jī)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)快速跳變，可以模擬機(jī)輪打滑和抱死狀態(tài)，再通過(guò)MSP430F5438內(nèi)置12位AD采集控制盒輸出的剎車電流信號(hào)，檢測(cè)控制盒防滑剎車功能。如圖5所示，使用儀用放大器差分取樣剎車電流信號(hào)，分壓后送MSP430F5438采集，并將結(jié)果顯示在顯示屏上。

3.4 模擬飛機(jī)防滑剎車系統(tǒng)各附件故障，檢測(cè)控制盒故障報(bào)警能力

測(cè)試儀通過(guò)MSP430F5438模塊控制光耦模塊(型號(hào)：TLP521)，驅(qū)動(dòng)繼電器，模擬飛機(jī)剎車系統(tǒng)各附件短路開(kāi)路狀態(tài)，通過(guò)RS422總線通信模塊接收檢測(cè)控制盒輸出的故障信息，檢測(cè)控制盒故障報(bào)警能力。

RS422接收電路采用SP3070模塊，如圖6。

3.5 液晶觸摸屏模塊

本方案的人機(jī)界面采用金鵬電子的OCMJ15X20D模塊，該模塊是一個(gè)中英文文字與繪圖模式的點(diǎn)矩陣液晶顯示模塊，內(nèi)建512KByte的ROM字形碼，可以顯示中文字型、數(shù)字符號(hào)、英日歐文等字母，并且內(nèi)建雙圖層(Two Page)的顯示內(nèi)存。在文字模式中，可接收標(biāo)準(zhǔn)中文文字內(nèi)碼直接顯示中文，而不需要進(jìn)入繪圖模式以繪圖方式描繪中文，可以節(jié)省許多微處理器時(shí)間，提升液晶顯示中文之處理效率。

觸摸屏以及液晶模塊與MSP430F5438的接口如圖7所示。觸摸屏的方案是四線電阻式，采用的集成電路是ADS7843模塊。

4.結(jié)束語(yǔ)

基于MSP430技術(shù)的防滑剎車控制盒測(cè)試儀，成本低，攜帶方便，觸摸屏人機(jī)界面良好，能夠準(zhǔn)確模擬飛機(jī)降落時(shí)各種狀態(tài)，包括接地保護(hù)、停機(jī)剎車、超控等，并將測(cè)試結(jié)果顯示在液晶屏上，為飛行提供安全保障。經(jīng)過(guò)使用達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。

[1]季臺(tái)福.飛機(jī)防滑剎車控制器數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)研究[D].西北工業(yè)大學(xué)碩士論文,2007.

[2]Texas Instruments Incorporated,MSP430x5xx Family User's Guide.microcontroller.ti.com.2009.

[3]謝楷,趙建.MSP430系列單片機(jī)系統(tǒng)工程涉及與實(shí)現(xiàn)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[4]沈建華,楊艷琴,翟驍曙.MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)實(shí)踐與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社,2005.

[5]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社,1998.