一種光電裝備實訓裝置硬件設計

李 瑛 王強國 李 琛 劉珍珠

（1、陸軍工程大學軍械士官學校，湖北 武漢430075 2、69243 部隊，新疆 昌吉831500 3、陸軍裝備部駐武漢地區軍代局駐武漢地區第三軍代室，湖北 武漢430300）

1 概述

2 總體技術方案

光電裝備實訓裝置結構組成分為以下部分：可拆卸的五個半實裝單元（電源單元、邏輯單元等五個半實裝模塊）；可旋轉式LCD 顯示器；操作面板（故障模擬單元，維修檢測單元，常用儀表）；實驗臺面及計算機主機；系統硬件組成分為三個部分；五個半實裝單元，包含面板與背板；故障模擬單元及配套的現場總線，連接五個半實裝模塊及主機；維修檢測單元，提供獨立驅動接口。

2.1 硬件系統

2.1.1 硬件整體設計

系統硬件組成分為三大部分：五個半實裝單元、故障模擬單元、維修檢測單元。為了實現使各設備單元能夠實現對半實裝單板的檢測和控制，我們采用嵌入式MCU 作為控制核心，配合繼電器、EEPROM等器件實現各單元控制及總線通信，形成一個完整的嵌入式系統。

圖1 系統各模塊信號串聯示意圖

處理器采用32 位ARM Cortex-M3 單片機STM32F103 作為各個單元的控制芯片，控制系統運行，可完成整機的各模塊分區域化的故障模擬。STM32F103 具備豐富的外設接口，能夠實現對對多路數字信號的控制與檢測。集成5 路串行異步通信接口，滿足系統各單元設計需求。

對五個半實裝模塊，需要將每個模塊的關鍵信號引出測試點，以供學員對信號進行測量、分析，同時在前面板繪制硬件框圖輔導學員熟悉信號的回路，了解數據的流向。為了訓練學員對各類硬件故障導致的系統工作異常情況的檢測方法和判定手段，系統針對五個模塊分別設計了相應的背板電路，通過模擬開關接管各個模塊的輸入、輸出信號端子，經過MCU 軟件自由設定各個信號的通斷狀態，從而實現模擬故障情形。

同時，通過上位機軟件對所有模擬開關進行統一的集中管理，從而可以系統的模擬各類故障狀態，并按照教學經驗匯總生成故障題庫數據，通過教員端和學員端軟件的配合，可以實現考題下發、結果反饋、流程追蹤等教學訓練科目，極大提高了教學訓練的效率。

針對上述的故障狀態模擬，為了使學員能夠進一步的確認故障電路所在的模塊，系統提供了維修檢測單元。該單元可以針對單一模塊提供所需的所有標準驅動信號，使學員可以讓單一模塊離線工作，剝離系統中其他模塊對該單一模塊產生干擾的可能性，通過測量對比單一模塊的輸出信號，從而進一步的確認該模塊是否是故障模塊。

廣西梧州市龍圩區稅務局全面推行“放管服”改革后，不斷優化納稅服務，極大地方便了納稅人辦理涉稅業務，節約了辦稅時間和成本，贏得了廣大納稅人的點贊，納稅人的滿意度也隨之得到進一步提高。2017年在全市納稅人滿意度測評中，從原來的第七名躍上到中上水平。另外，通過不折不扣地落實稅收優惠政策，讓納稅人應享盡享稅收優惠，惠及面達100%。據統計，2017年度享受小型微利企業所得稅優惠的企業共180戶，優惠減免5726.9萬元；享受政策性減免優惠2700戶，減免增值稅150萬元。

系統硬件設計過程中充分考慮對系統硬件的保護，對過流擊穿、靜電擊穿、短路等故障現象對系統的破壞具備一定的防范能力。

2.1.2 電源單元

圖2 是電源半實裝單元接口示意圖。其接口信號定義如下所示：

圖2 電源半實裝單元

2.1.3 接收放大單元

工作模式：接收放大電路外接光電探測器，在光電探測器接收到返回激光信號后，在TPG 的控制信號下輸出VID 信號。維修檢測電路涉及到的內容：激光信號性質（波形、強度）以及與TPG 的配合。

2.1.4 邏輯單元

圖3 邏輯半實裝單元

2.1.5 顯示單元

圖4 是顯示半實裝單元前面板示意圖。

圖4 顯示半實裝單元

2.1.6 觸發互聯單元

觸發互聯半實裝單元箱體的面板沒有嵌入實際的激光器，而是嵌入氙燈以作替代，用于模擬激光觸發的效果，吸收前級電路所產生的能量。

2.1.7 故障模擬單元

故障模擬單元與五個半實裝單元協同工作，用于模擬故障代碼。故障模擬單元能夠模擬設定目標1、目標2、目標3，以及照明調節、測距、激光次數、選通等功能按鈕。

圖5 是故障模擬單元前面板示意圖。

圖5 故障模擬單元前面板

2.1.8 維修檢測單元

維修檢測單元提供與四個半實裝單元的檢修接口，用于產生各個半實裝單元的驅動信號，輔助定位故障單元和故障點。

圖6 是維修檢測單元前面板示意圖。

圖6

2.1.9 可旋轉顯示器可旋轉結構

采用金屬鉸鏈結構設計，通過在現有平臺結構上進行改造，增加LCD 顯示器旋轉面板。LCD 顯示器面板采用可旋轉式設計，有效的節約了平臺空間，采用19 寸液晶顯示器面板，界面友好。

2.2 軟件系統

組成分為五個部分：五個半實裝單元背板軟件；故障模擬單元軟件；維修檢測單元軟件；服務器端上位機軟件（教員端）；實驗臺端上位機軟件（學員端）。

五個半實裝單元背板軟件；故障模擬單元軟件；維修檢測單元軟件；服務器端上位機軟件（教員端）；實驗臺端上位機軟件（學員端）。采用嵌入式C 語言編寫，最大程度確保了系統響應的實時性和可靠性。

3 結論

光電裝備實訓裝置通過自主研發及調試，能夠使學員更為直觀、便捷的理解系統原理，了解整體構架，測量信號波形，極大的提高了教學、實訓的效率。

教員能夠通過本系統方便的掌握學員學習進度、日常訓練成績、實操及理論考核成績，能夠更進一步的進行。