分離時序電路的邏輯設計關鍵技術分析

徐永忠

（樂山職業(yè)技術學院，四川 樂山 614000）

分離時序電路可以應用在類似飛行器頭體分離與級間分離當中。相比于人工控制技術來說，分離時序電路能夠實現(xiàn)自動化控制，還能夠確保起爆時間精確度。試驗人員詳細記錄存儲電路對于信號的時間參數(shù)，通過參數(shù)能夠對流程進行狀態(tài)進行判斷。所以分析和研究分離時序電路邏輯設計具有重要意義。

一、硬件設計方案

此次所研究的時序分離電路當中共包括6路信號輸入和8路信號輸出，能夠對按鍵信號與反饋信號的傳輸進行控制。輸出信號通過多路計電器和保險開關，能夠對起爆等進行控制。控制按鍵在電路當中能夠提供不同控制信號和流程啟動信號。模式選擇開關能夠對多種工作模式進行選擇，反饋信號能夠觸發(fā)分離時序，通過存儲模塊能夠對關鍵信息時間參數(shù)進行存儲。

二、軟件控制流程

先設計好控制流程圖。在按下啟動按鈕之后，輸出時統(tǒng)信號，可以對工作模式進行判斷。完成階段工作之后，需要發(fā)出點火指令。除過總體控制以外，控制邏輯能夠實現(xiàn)分階段單獨控制，通過對相應控制指令和反饋指示燈進行觀察，可以對不同階段的運行狀態(tài)進行檢測。

三、關鍵技術與試驗結果分析

（一）時間參數(shù)存儲控制

試驗人員通過分析時間參數(shù)，能夠對流程進行狀態(tài)進行判斷。基于時間參數(shù)能夠對后續(xù)分析提供參考依據(jù)，有助于提升電路可靠性。在啟動之后，關鍵信號技術機會清零，并且對啟動按鈕的按下狀態(tài)進行檢測。當按下按鈕之后會輸出時統(tǒng)，此時會將時統(tǒng)信號作為基準信息，計數(shù)器自動計時，在遇到關鍵信號后下降沿，最重要事件參數(shù)進行記錄。

在此次設計中所應用的存儲芯片，具備邊擦邊寫優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)高速大容量存儲。芯片內(nèi)存陣列包含128KB可擦除容量組成。讀寫控制命令為“0”時，系統(tǒng)可以寫入數(shù)據(jù)。當控制命令為“1”時，系統(tǒng)可以讀取數(shù)據(jù)。不管是寫入還是讀取，都需要進行無效塊檢驗。對不同塊第一頁和第二頁的列地址進行檢驗，當不是“FFh”，則為無效塊。其次，系統(tǒng)內(nèi)存容量比較大，可以動詞記錄時間參數(shù)，并且便于讀取。

（二）優(yōu)化設計軟件消抖算法

控制按鍵信號經(jīng)過計數(shù)器延時消抖，反饋信號經(jīng)過滑動窗口消抖，之后輸入到控制模塊當中，可以確保信號輸入控制的正確性，促使控制邏輯，處于正確運行狀態(tài)，以此提升電路可靠性。

第一，選擇不同輸入信號的消抖算法。首先是對于反饋信號消抖來說，分離時序電路主要對火工品起爆時間進行控制，反饋信號為點火回路狀態(tài)，將其輸入到現(xiàn)場可編程門陣列中，能夠避免產(chǎn)生誤操作行為，確保反饋信號傳輸正確性。系統(tǒng)斷開瞬間會產(chǎn)生脈沖干擾，強度比較大，且持續(xù)時間短，會導致反饋信號出現(xiàn)納秒級信號抖動。電路靜電也會干擾反饋信號。電路當中選擇40MHz晶振頻率，25ns時鐘周期。在滑動窗口消抖算法運算期間，每經(jīng)過25ns上升沿，消抖信號會進行一次賦值。通過實驗能夠看出，此種算法能夠消除納秒級干擾。算法當中設置兩次滑動窗口消抖，能夠應用到反饋信號消抖當中。

第二，按鍵開關消抖。硬件電路當中所使用的按鍵開關為機械彈性開關，由于存在觸點彈性作用，按鍵開關在閉合時無法及時接通，在斷開時也無法及時斷開。所以在閉合斷開瞬間會存在抖動情況。按鍵機械特性會決定抖動時間，通常為5ms-10ms。通過調(diào)研統(tǒng)計能夠看出，所有按鍵開關的機械段時間在5ms以下。對于依據(jù)的抖動信號消抖來說，計數(shù)器延時消抖通過設置N值，可以對消抖事件進行控制。避免由于消抖時間過短，從而導致消抖不完成問題出現(xiàn)，也能夠避免消抖時間過長所導致的資源浪費，運行過程造成影響。在本電路當當中，聯(lián)合晶振頻率計算，消抖時間控制在6.5ms。

第三，不同消抖算法的現(xiàn)場可編程門陣列硬件資源占用率：當硬件資源占用率較高時，就會加大現(xiàn)場可編程門陣列的負荷，從而降低運行速度，還會對控制邏輯的運行造成影響。通過比較分析滑動窗口消抖程序運行的硬件占用率、延時消抖程序運行占用率可知，以上兩種程序對于硬件資源的占用率均比較低，滑動窗口消抖的器件占用率高于延時消抖。

四、試驗結果

（一）試驗參數(shù)的存儲數(shù)據(jù)

存儲器所存儲的數(shù)據(jù)，幀頭為FF FF 00 00，不同關鍵時間信號的標志數(shù)據(jù)分別為2D、3C、4B、5A、69、78。存儲器以頁為單位進行編程，且容量為2KB/頁，系統(tǒng)中所存儲的數(shù)據(jù)量小，無法占據(jù)一頁的容量，所以在數(shù)據(jù)之后需要使用“55 55 …”補充，這樣能夠保證存儲器的編程正確性。分離時序設備在模擬實際操作過程時，主要是應用連接等效器實現(xiàn)，還能夠存儲關鍵信號的時間參數(shù)。

（二）實際邏輯中的不同消抖算法波形仿真

在實際邏輯中，不同消抖算法對按鍵開關信號與反饋信號進行消抖，得到仿真波形圖。通過比較分析實際抖動信號、理想無抖動信號，能夠驗證消抖算法在實際消抖的應用效果。

五、結束語

綜上所述，通過分析和研究分離時序電路的軟件邏輯設計技術，分析時間參數(shù)存儲原理和芯片應用，優(yōu)化設計計數(shù)器延時消抖與滑動窗口消抖。按照分離時序電路的不同信號，選擇相應的消抖算法，仿真整個消抖過程。通過試驗結果能夠看出，此種邏輯設計能夠更好實時準確的存儲時間參數(shù)，且延時消抖與滑動窗口消抖能夠有效消除不同特點信號干擾抖動情況。因此，邏輯設計具備較高的穩(wěn)定性和可靠性，可以保證分離時序電路的運行可靠性。