1、【Word版本下載可任意編輯】 DSP的ATV-ATT中控系統(tǒng)設計 為有效應對突發(fā)性、規(guī)模性的恐怖暴力事件，非致命性防暴武器的研制越來越受到各國的重視，研制以高機動性的ATV作為武器平臺的防暴武器系統(tǒng)對提高反恐作戰(zhàn)能力具有重大意義，而現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)又使得整個武器系統(tǒng)更加可控化，智能化。因此，這里提出一種基于DSP的ATV-ATT中控系統(tǒng)設計方案。該設計是以DSP TMS320F2812作為控制，通過手柄控制武器裝置的俯仰運動和回轉運動，以及通過按鍵方式控制其徽動、測距、自動瞄準和發(fā)射模式設定等前期準備工作，當操作人員按下射擊按鈕后，武器控制系統(tǒng)根據(jù)所設定條件自動形成允許發(fā)射信號，隨后武器就被

2、發(fā)射或投放出去。同時系統(tǒng)帶有自檢及存彈檢測功能。 1 系統(tǒng)設計方案 全地形反恐防暴武器系統(tǒng)ATV-ATT中控系統(tǒng)的功能主要是完成對武器系統(tǒng)運動、測距、瞄準、發(fā)射等一系列控制，如圖1所示，該系統(tǒng)包括3大模塊：運動模塊、按鍵模塊和通信模塊。 圖1：控制系統(tǒng)功能圖 1.1 運動控翻模塊 在控制系統(tǒng)中，通過手柄操縱桿控制發(fā)射裝置的俯仰運動和回轉運動。手柄可以等效成兩個獨立的電位器，模擬電壓的范圍在03 V，符合AD轉換模塊的采集電壓范圍，經過DSP(TMS320F2812)的AD轉換和事件管理器(EV)的PWM波形生成，分別輸出兩路PWM波形控制步進電機(90BYG3502)轉速，而方向則通過DSP強

3、大的IO端口輸出高低電平信號來控制，此信號為高電平時電機為順時針旋轉，低電平時則為反方向逆時針旋轉。但由于DSP的輸出信號的電壓幅值在03.3 V之間，不能滿足步進電機驅動器(MSa-3H090M)的信號幅值范圍，因此將這4路信號經過升壓驅動電路后傳送到電機驅動器，進而實現(xiàn)對電機的控制。 同時系統(tǒng)中還有瞄準功能，激光測距儀與視頻成像儀的光軸共軸，當視頻成像儀在屏幕中顯示的瞄準點指向目標時，按下測距按鍵即可觸發(fā)激光測距儀測距信號，DSP根據(jù)當前狀態(tài)下水平傾角儀兩垂直軸與水平面的夾角，經過特定的算法，計算出發(fā)射狀態(tài)下兩方向位移，DSP給出電機驅動信號驅動電機，并實時比對傾角儀的讀數(shù)，到達計算值允許

4、的閾值范圍內，即認為瞄準完成可開展發(fā)射。 DSP TMS320F2812是一種低功耗的32位定點數(shù)字信號處理器。除具有一般DSP的優(yōu)點外，它還采用高性能靜態(tài)CMOS技術，電壓從5 V降為3.3 V，內核電壓降為1.8 V，減少了功耗。指令執(zhí)行速度150 MHz，幾乎所有指令都可在6.67 ns的單周期內完成。該芯片還具有大量外設資源，如AD轉換、定時器、各種串口(同步和異步)，看門狗、CAN總線PWM發(fā)生器、數(shù)字IO腳等。因此選用DSP TMS320F2812作為系統(tǒng)控制器。 1.2 按鍵模塊 參數(shù)控制包括微動按鍵的控制和2種發(fā)射模式按鍵控制，按下測距按鍵可以改變DSP中脈沖頻率，利用手柄對發(fā)

5、射裝置開展細微控制。發(fā)射模式按鍵控制DSP相應參數(shù)，使武器按照既定發(fā)射模式發(fā)射。發(fā)火機構通過繼電器來控制，本設計中采用GTJ8-8A型固態(tài)繼電器，發(fā)射按鍵經DSP的通用IO端口向繼電器提供控制信號，48 V作為激發(fā)電壓開展點火，從而實現(xiàn)發(fā)射過程。 1.3 通信模塊 TMS320F2812器件包含了串行通信接口SCI模塊。該SCI模塊帶有與RS-232標準一致的異步串口，使得TMS320F2812可以方便地與其他使用標準格式的異步外設開展數(shù)據(jù)通信。在本設計中通信子系統(tǒng)就是通過標準RS-232串口完成DSP與水平傾角儀，激光測距儀和視頻成像儀之間的數(shù)據(jù)通信控制。 2 系統(tǒng)硬件設計 圖2：控制系統(tǒng)原

6、理圖 圖2為該系統(tǒng)設計的原理框圖，這里主要給出升壓驅動電路和電源電路的設計。 升壓驅動電路采用三極管放大電路的基本原理：集電極電流受基極電流的控制，并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關系。這里選用NPN型硅三極管，將從DSP輸出的3.3 V的兩路方向信號和兩路脈沖信號分別升壓至5 V，從而驅動電機驅動器，如圖3所示。 圖3：升壓驅動電路 電源是整個系統(tǒng)的能源中心，系統(tǒng)電源電路的性能在很大程度上影響到DSP系統(tǒng)的穩(wěn)定性。直流電源的輸入為48V的車載電瓶，采用SPD75 -XXS12型寬電壓恒流穩(wěn)壓電源模塊，將48 V電壓轉為恒定的12 V直流電壓，進而為中控

7、板、水平傾角儀和激光測距儀等供電。 中控板12 V直流輸入，采用12S05轉換為+5 v直流電源。而內部各器件的工作電源除+5 V外還有數(shù)字+3.3V、模擬+3.3V以及數(shù)字+1.8V。為此，專門設計了中控板內部電源模塊，用以實現(xiàn)將+5 V的電壓轉換為各器件工作所需的幾種電壓。這里采用了兩片LMlll7將+5 V分別轉換為+3.3 V和+1.8 V的輸出電壓。為了防止數(shù)字電源對模擬電源的噪聲干擾，通過電感將二者隔離，如圖4所示。 圖4:電源電路圖 3 系統(tǒng)軟件設計 控制系統(tǒng)的軟件采用C語言編寫，軟件主要由主程序、串口中斷子程序和AD轉換中斷子程序組成。主程序用于TMS320F2812型DSP的

8、初始化、控制指令與參數(shù)的轉化與輸入，步進電機驅動信號的生成。串口中斷子程序用于實現(xiàn)接收來自水平傾角儀和激光測距儀的信息及向其發(fā)出控制指令。AD轉換中斷子程序用于實現(xiàn)接收手柄電位器反應來的電壓變化并將其轉化為數(shù)值。軟件執(zhí)行流程如圖5所示。 圖5：軟件執(zhí)行流程圖 4 系統(tǒng)調試結果 將元器件焊接在電路板上，檢查無虛焊漏焊的焊點，測量電源是否有焊接短路現(xiàn)象，確保板子的電源供電正常，各個模塊間的連線正確，如圖6所示。 圖6：電路板實物圖 圖7所示為燒寫好程序的系統(tǒng)連接圖，經過調試，程序運行完好，武器系統(tǒng)可以實現(xiàn)90回轉方向運動，60內高低方向運動以及通過按鍵方式控制其微動、激光測距、自動瞄準和發(fā)射模式設定，自檢及存彈檢測等一系列的功能要求。 圖7：系統(tǒng)硬件連接圖 5 結束語 本文對某ATV-ATT車載武