董 洋，馮 超,，任 琴

　?。ㄎ錆h軍械士官學(xué)校，湖北 武漢 430075）

　　摘  要： 為實(shí)現(xiàn)某型裝備測(cè)試信號(hào)的自動(dòng)記錄,，在分析被測(cè)信號(hào)特性的基礎(chǔ)上,，基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了一套信號(hào)自動(dòng)記錄系統(tǒng)。給出了以C8051F020單片機(jī)為核心的硬件組成框圖,，分析了部分外圍電路的設(shè)計(jì)原理,；闡述了系統(tǒng)軟件功能模塊結(jié)構(gòu)和部分功能模塊信號(hào)流程圖。實(shí)際應(yīng)用表明：該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了測(cè)試信號(hào)的自動(dòng)記錄,，能夠滿足該型裝備的維護(hù)需求,，提高了裝備維護(hù)效率，降低了裝備維護(hù)成本,，具有一定的使用價(jià)值和推廣價(jià)值,。

　　關(guān)鍵詞： 單片機(jī)；串口通信,；信號(hào)采集,；信號(hào)顯示與控制

0 引言

　　某型裝備在進(jìn)行技術(shù)維護(hù)時(shí)，測(cè)試人員需要通過測(cè)試信號(hào)的測(cè)量數(shù)據(jù)來判斷裝備的性能,，從而及時(shí)組織實(shí)施裝備修復(fù)工作來保障裝備的完好性,。在對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的過程中，由于測(cè)試信號(hào)種類繁多,，記錄,、計(jì)算工作十分繁瑣，經(jīng)常出現(xiàn)缺項(xiàng),、漏項(xiàng)的情況,；并且測(cè)試信號(hào)的波形記錄使用的是筆錄儀設(shè)備，筆錄儀記錄時(shí)需要使用特定規(guī)格的熱敏紙,，其尺寸要求嚴(yán)格,，采購困難，成本較高，不符合部隊(duì)自動(dòng)化,、信息化的發(fā)展方向,。綜合以上缺點(diǎn)，提出了利用C8051F020單片機(jī)為核心的測(cè)試信號(hào)自動(dòng)記錄系統(tǒng)的研制方案,，該系統(tǒng)的應(yīng)用不但可以滿足部隊(duì)維護(hù)裝備的需求,，還能夠提高裝備維護(hù)效率，降低裝備維護(hù)成本,。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　1.1 測(cè)試信號(hào)分析

　　測(cè)試信號(hào)同時(shí)從6個(gè)航空插座輸出,，總數(shù)超過50路，從測(cè)試信號(hào)的峰值,、頻率,、是否為周期信號(hào)等特性分析，分檔歸類各信號(hào),，確定系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,。

　　1.2 總體設(shè)計(jì)

　　結(jié)合系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的信號(hào)采集、信號(hào)記錄,、信號(hào)存儲(chǔ)與顯示等功能,，系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成。其中下位機(jī)以C8051F020單片機(jī)為核心,，主要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)理,、采集、預(yù)處理,、串口傳輸?shù)裙δ?。上位機(jī)中以軟件系統(tǒng)為主，實(shí)現(xiàn)串口通信,、多路信號(hào)顯示與控制,、信號(hào)存儲(chǔ)與打印等功能，總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示,。

　　在下位機(jī)中設(shè)置了調(diào)理電路,，結(jié)合測(cè)試信號(hào)分析中信號(hào)的分檔，將每檔信號(hào)的電壓進(jìn)行放大或衰減,，滿足C8051F020單片機(jī)A/D輸入范圍,。系統(tǒng)設(shè)計(jì)6路A/D采集通路，所采集的信號(hào)存儲(chǔ)在單片機(jī)的寄存器中,，以文本的形式通過串口傳遞給上位機(jī)。上位機(jī)采用C#進(jìn)行編程,，實(shí)現(xiàn)6路信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示,、記錄存儲(chǔ)、顯示控制和打印輸出等功能。系統(tǒng)工作流程圖如圖2所示,。

2 硬件設(shè)計(jì)

　　硬件組成是以C8051F020單片機(jī)為核心的硬件平臺(tái),，包括信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)采集電路,、A/D模塊,、串口通信模塊、電源模塊等,，實(shí)現(xiàn)6路模擬信號(hào)的采集,、串口通信等功能。模擬信號(hào)的采集通過C8051F020單片機(jī)內(nèi)部的8位A/D模塊實(shí)現(xiàn),，其采樣的最大速率為500 kS/s[1],。下位機(jī)硬件設(shè)備與上位機(jī)的通信是由CH340T芯片完成，傳送采集的文本數(shù)據(jù)和采集控制信號(hào),。

　　2.1 A/D模塊

　　C8051F020有一個(gè)片內(nèi)8位SAR ADC,，帶有一個(gè)8通道輸入多路選擇器和可編程增益放大器。ADC0的電壓基準(zhǔn)可以在模擬電源電壓和一個(gè)外部VREF引腳之間選擇[1],。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)使用該A/D模塊的7個(gè)輸入引腳,，其中AIN1.0~AIN1.5作為系統(tǒng)6路測(cè)試信號(hào)正極，AIN1.7作為6路測(cè)試的負(fù)極,。A/D模塊原理圖如圖3所示,。

　　2.2 串口通信模塊

　　為了使下位機(jī)與上位機(jī)間的通信接口匹配，設(shè)計(jì)了CH340T串口轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)了USB接口通信,。CH340T是一個(gè)USB總線的轉(zhuǎn)接芯片,，可以實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口、USB轉(zhuǎn)IrDA紅外或者USB打印口[2],。串口模塊原理圖如圖4所示,。

　　2.3 電源模塊

　　下位機(jī)中硬件電路需用3.3 V和1.8 V供電，設(shè)計(jì)了兩組LM117穩(wěn)壓芯片組成的電源模塊,，電源模塊原理圖如圖5所示[3],。

3 軟件設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)中使用C#設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)波形顯示,、存儲(chǔ),、打印、控制等功能,。設(shè)計(jì)軟件選用Microsoft Visual Studio 2008,，該軟件不但提供了多種控件，而且還可以根據(jù)不同需求自行設(shè)計(jì)控件,。系統(tǒng)軟件功能如圖6所示,。

　　系統(tǒng)結(jié)合了serialPort串口控件,、timer定時(shí)控件、printDocumentCurve打印控件等設(shè)計(jì)了具有波形顯示,、存儲(chǔ),、打印、控制功能的控件,，方便后臺(tái)維護(hù)與更新,。下面簡介定時(shí)控件和串口控件的實(shí)現(xiàn)。

　　3.1 定時(shí)控件

　　系統(tǒng)利用timer定時(shí)控件實(shí)現(xiàn)波形的實(shí)時(shí)顯示,。為了避免timer定時(shí)控件在刷新時(shí)產(chǎn)生圖形閃爍,，采用了雙緩沖存儲(chǔ)繪制的方法，其關(guān)鍵代碼如下：

　　BufferedGraphicsContext currentContext,；

　　//為了消除繪圖閃爍,，重新定義繪制緩沖區(qū)

　　BufferedGraphics myBuffer；

　　currentContext=BufferedGraphicsManager.Current,；

　　myBuffer=currentContext.Allocate（this.CreateGraphics（）,，this.DisplayRectangle）；

　　3.2 串口控件

　　使用serialPort控件時(shí)需要設(shè)置匹配的波特率以及端口號(hào),，并在主程序中設(shè)置開啟串口,，通過串口傳送過來的數(shù)據(jù)可以用serialPort1.ReadLine函數(shù)讀取[4]。參考代碼如下：

　　private void serialPort1_DataReceived（object sender,，System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e）

　　{serialPort1.NewLine="\n",；//判斷接收是否開始

　　string RecData；//定義接收變量

　　if（serialPort1.IsOpen== true）//判斷串口狀態(tài)

　　{

　　RecData= serialPort1.ReadLine（）,；//接收數(shù)據(jù)

　　RecData.Trim（）,；

　　}

　　}

4 結(jié)束語

　　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了測(cè)試信號(hào)的自動(dòng)記錄，并加入了存儲(chǔ),、打印,、顯示控制等功能。實(shí)現(xiàn)了C8051F020單片機(jī)采集,、串口通信功能,；利用C#自行設(shè)計(jì)了專用控件，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)波形的顯示控制,、存儲(chǔ)打印等功能,。系統(tǒng)經(jīng)過在部隊(duì)的使用表明，滿足了裝備維護(hù)的需求,，提高了維護(hù)效率,，降低了維護(hù)成本。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了裝備維護(hù)信息化,、自動(dòng)化的特點(diǎn),，系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng),，可延伸到其他型號(hào)的裝備上，具有一定推廣價(jià)值,。

　　參考文獻(xiàn)

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