基于A(yíng)Tmega16的飛機防滑剎車(chē)測試系統設計與實(shí)現

摘要：飛機防滑剎車(chē)控制器是飛機制動(dòng)系統的核心部件。裝機前對它進(jìn)行離線(xiàn)測試能夠為它裝機后的正常運行提供重要保障，從而極大地降低它的裝機成本。描述了一種針對該控制器，基于ATmega16的離線(xiàn)測試系統的原理以及實(shí)現方法。核心思想為將模擬出的飛機剎車(chē)過(guò)程中的各種物理量施加在控制器上，完成相關(guān)功能測試，再利用LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)平臺實(shí)現對測試數據的接收、處理和顯示，為控制器提供了一套有效的檢測手段。
關(guān)鍵詞：控制器；ATmega16；測試系統；LabVIEW

0 引言
飛機防滑剎車(chē)系統是飛機重要的機載設備，它是飛機上具有相對獨立功能的子系統，對飛機的起飛和安全著(zhù)陸起著(zhù)重要的作用。由于飛機著(zhù)陸過(guò)程持續的時(shí)間比較短，正常剎車(chē)時(shí)在1．5 s內防滑剎車(chē)系統必須做出反應，以確保飛機安全、可靠剎車(chē)。防滑剎車(chē)系統的響應速度、輪間保護、剎車(chē)率等性能的好壞直接影響到飛機及機載人員的安全。為避免防滑剎車(chē)系統某些裝置發(fā)生故障而引起整個(gè)系統的癱瘓，就必須對飛機防滑剎車(chē)系統的性能進(jìn)行檢測。
飛機防滑剎車(chē)控制器測試系統是指在飛機起飛和檢修時(shí)對防滑剎車(chē)控制器進(jìn)行性能自動(dòng)檢測的地勤設備。通過(guò)檢測可對防滑剎車(chē)控制器的性能、狀態(tài)做出評估。本文設計一種基于ATmega16芯片的用于測試飛機防滑剎車(chē)控制器的自動(dòng)測試系統，能模擬剎車(chē)控制器的多種剎車(chē)狀態(tài)并對其性能進(jìn)行檢測，保障防滑剎車(chē)系統安全、可靠、快速運行，確保飛機剎車(chē)安全。

1 系統結構原理
測試系統結構中包括：主控芯片ATmega16，模擬機輪速度輸出，模擬信號采集，開(kāi)關(guān)信號輸出，剎車(chē)壓力信號，液晶顯示及鍵盤(pán)輸入，上位機RS 232通信，如圖1所示。

ATmega 16是基于增強型AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器，具有先進(jìn)的RISC結構。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執行時(shí)間，ATmega 16的數據吞吐率高達1MIPS／MHz，芯片運行穩定，程序不易跑飛，因此選其作為本測試系統的主芯片。
機輪轉速傳感器產(chǎn)生頻率與機輪速度成正比的近似正弦電信號，頻率范圍為0～3 kHz。測試系統中利用可編程波形發(fā)生器模擬輪速信號，作為剎車(chē)控制器工作時(shí)的輸入信號。采用美國AD公司推出的DDS芯片AD9833，通過(guò)軟件編程產(chǎn)生頻率及幅值可調的正弦信號。當AD9833主頻時(shí)鐘為25 MHz時(shí)，其精度為0．1 Hz。在實(shí)現機輪轉速模擬時(shí)，機輪速度信號可通過(guò)上位機設定方式和單片機設定方式進(jìn)行設定。上位機設定方式允許用戶(hù)在上位機界面中輸入模擬機輪速度。單片機設定方式允許用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)設定模擬機輪速度為0～2 600 Hz的正弦信號。
測試系統需要檢測和顯示的參量主要有六路模擬量信號，如圖2所示，通過(guò)ATmega16的PA口輸入。在程序初始化時(shí)將PA口設置為A／D轉換功能對六路模擬信號進(jìn)行采集，采集結果經(jīng)轉換后由液晶屏顯示。為了使系統使用靈活，增加其通用性，本測試系統設計了液晶顯示與上位機顯示兩種顯示方式。

飛機剎車(chē)過(guò)程中開(kāi)關(guān)信號主要包括靜剎信號、輪載信號以及落地信號等?？赡M飛機的各種剎車(chē)狀態(tài)：地面靜剎車(chē)、起落架收上剎車(chē)、空中剎車(chē)和正常剎車(chē)。測試系統中采用雙向模擬開(kāi)關(guān)，與剎車(chē)過(guò)程中各個(gè)開(kāi)關(guān)量一一對應，每個(gè)開(kāi)關(guān)均由ATmega16的一個(gè)端口對其進(jìn)行控制，可確定信號處于有效或無(wú)效狀態(tài)。通過(guò)對模擬開(kāi)關(guān)的控制，系統可測試剎車(chē)控制盒在多種工作狀態(tài)下的剎車(chē)情況。
剎車(chē)壓力信號用來(lái)模擬飛行員通過(guò)剎車(chē)踏板施加的剎車(chē)壓力信號，它是一個(gè)模擬量，在系統設計時(shí)采用電位器來(lái)分別給出可調的剎車(chē)壓力信號。剎車(chē)控制盒響應該信號后開(kāi)始工作，同時(shí)測試系統對控制盒工作情況進(jìn)行檢測。
液晶顯示及鍵盤(pán)輸入部分是將測試系統的測試信息通過(guò)液晶屏幕進(jìn)行顯示，方便用戶(hù)及時(shí)了解測試情況，并可通過(guò)鍵盤(pán)對測試系統參數進(jìn)行設定，例如修改模擬機輪速度的正弦信號的頻率，設定剎車(chē)狀態(tài)等等。
測試系統通過(guò)RS 232電路與上位機進(jìn)行通信，可將測試到的實(shí)時(shí)數據上傳至PC機，并可通過(guò)上位機軟件對測試系統進(jìn)行設置。上位機程序由LabVIEW軟件編寫(xiě)。
測試時(shí)要模擬飛機剎車(chē)過(guò)程，測試系統只需要向剎試系統需要對剎車(chē)控制器工作時(shí)的機輪轉速及其對應的參考轉速這兩個(gè)關(guān)鍵量進(jìn)行采樣、處理及顯示。另外，為了檢測伺服閥這一剎車(chē)關(guān)鍵作動(dòng)器件的工作狀態(tài)，測試系統還將伺服閥電壓進(jìn)行采樣并顯示，這些信號也正是控制器反饋給測試系統的信號量，所有這些信號量一起構成了控制器與控制器測試系統之間的信號流動(dòng)，連接方式如圖2所示。