[發(fā)明專利]一種計算機測控裝置模塊化設計方法

無效

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• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102426422A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設計）人: 姜曉愛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B15/02
• 分類號: G05B15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發(fā)明為一種計算機測控裝置模塊化設計方法，屬于計算機測控硬件技術領域，具體涉及信號測量、濾波及控制技術。?

二、背景技術

在某飛行器地面系統(tǒng)中，飛行前地面檢測機構檢測及控制是十分關鍵的環(huán)節(jié)。因此，地面計算機測控設備是實現(xiàn)檢測和控制的關鍵設備。傳統(tǒng)的飛行器地面檢測及控制通道少無自動化控制，檢測內(nèi)容單一。為解決此問題，本發(fā)明設計一套嵌入式計算機測控系統(tǒng)，由計算機來實現(xiàn)信號檢測和自動控制。提高了檢測和控制的自動化程度，同時具有高可靠性。?

三、發(fā)明內(nèi)容

(1)目的：本發(fā)明的目的在于提供一種計算機檢測控制設備，應用該設備，可以可靠的實現(xiàn)檢測、控制及多機通訊。?

(1)技術方案：本發(fā)明是一種計算機檢測控制硬件設計，其主要內(nèi)容包括控制計算機板、信號采集板、信號調(diào)理板、開關量I/O板、濾波板、底板、電源板等硬件設計。?

測控設備硬件設計采用模塊化設計思想，按照功能和應用分為計算機板、電源板、信號調(diào)理板、A/D采集板、開關量I/O板、底板和濾波板。?

電源板實現(xiàn)電源的DC-DC轉(zhuǎn)換，包括28V轉(zhuǎn)13V、28V轉(zhuǎn)-13V、28V轉(zhuǎn)5V三種。?

計算機板是全系統(tǒng)的控制核心，采用嵌入式CPU設計方案，通過CPLD邏輯電路進行地址譯碼和串行口擴展，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及控制。同時設計一個CPLD邏輯電路實現(xiàn)數(shù)據(jù)的I/O雙向控制、數(shù)據(jù)線和地址線驅(qū)動。?

信號調(diào)理板實現(xiàn)對信號的放大及電平轉(zhuǎn)換。?

A/D采集板實現(xiàn)對模擬信號的采集和A/D轉(zhuǎn)換。A/D采集通道可達16路。?

開關量I/O板實現(xiàn)對地面機構的控制，可同時驅(qū)動20路繼電器等切換裝置。該設備擴展性好，易擴展。?

計算機板、信號調(diào)理板、A/D采集板、開關量I/O板通過與底板上的插座相連安裝在底板上進行固定、底板除實現(xiàn)功能板安裝固定外，還實現(xiàn)信號互連和信號驅(qū)動等。?

濾波板實現(xiàn)信號入出的濾波。?

以上各功能板安裝在一個控制器殼體內(nèi)。通過插座與外部設備進行連接。插座按照功能分為電源插座、通訊插座、模擬量插座及開關量控制插座。?

本發(fā)明為一種地面檢測、控制及多機通訊的測控裝置。應用該裝置，可以實現(xiàn)地面快速檢測、控制及多機通訊，該設備可靠性高。?

四?附圖說明

圖1測控裝置組成框圖?

圖2測控裝置CPU板組成框圖?

圖3測控裝置信號測量框圖?

圖4測控裝置開關量控制框圖?

圖5測控裝置各板卡信號連接框圖?

5?具體實施方式

結合測控裝置附圖，對本發(fā)明中的各部分設計方法作進一步的說明：?

本發(fā)明一種計算機測控裝置設計，該設計具體步驟如下：?

步驟一：測控裝置總體組成?

該計算機測控裝置主要功能信號測量和裝置的控制及多機通訊等功能。為此，采用嵌入式計算機方案進行設計。該測控設備的控制核心為CPU板，CPU板采用嵌入式CPU方案，進行地址譯碼、數(shù)據(jù)讀寫控制、通訊口擴展。信號調(diào)理板對模擬小信號進行放大及電平轉(zhuǎn)換。A/D采集板實現(xiàn)對16路模擬信號數(shù)據(jù)采集和A/D12位轉(zhuǎn)換，采集精度高。I/O開關板實現(xiàn)對執(zhí)行機構繼電器機構的開關量控制。A/D采集板、開關板通過數(shù)據(jù)線、地址線和控制線實現(xiàn)與CPU板的電連接。所有測控裝置的信號均通過濾波扳濾波后入、出設備。電源板對28V進行DC-DC變換成+13V、-13V、5V后為CPU板、A/D板、開關板、調(diào)理板進行供電。底板上除實現(xiàn)各功能板互連外，還對數(shù)據(jù)線、地址線和控制線進行驅(qū)動。?

步驟一：CPU板設計?

計算機板是全系統(tǒng)的控制核心，采用嵌入式PC104設計方案，通?過CPLD邏輯電路進行地址譯碼和串行口擴展。同時一個CPLD邏輯電路實現(xiàn)數(shù)據(jù)的I/O雙向控制。數(shù)據(jù)線和地址線進行驅(qū)動。?

CPU板由PC104CPU模塊、CPLD譯碼電路、CPLD讀寫控制邏輯電路及串行口擴展電路組成。?

步驟二：信號調(diào)理板設計?

信號調(diào)理板對傳感器輸入的小信號進行隔離放大，同時將信號電平轉(zhuǎn)換成±5V適合A/D采集。?

步驟三：A/D采集板設計?

通過16選一多路開關擴展A/D采集通道。同時A/D板對進入的讀寫等控制信號進行驅(qū)動，選用的A/D轉(zhuǎn)換芯片為16位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度高。?

步驟四：I/O開關板設計?