基于單片機的飛機航向控制顯示教學(xué)模型設計與實(shí)現

摘要：為增強飛行學(xué)員飛機航向控制理論直觀(guān)教學(xué)效果，采用MCS-51單片機作為系統CPU，完成了飛機航向控制系統仿真動(dòng)態(tài)模型平臺的設計。通過(guò)模擬飛機操縱機構控制，直接利用匯編語(yǔ)言即可實(shí)現儀表顯示功能。試驗結果表明，系統響應速度快，控制顯示功能直觀(guān)，課堂教學(xué)效果好。
關(guān)鍵詞：飛機航向；方向舵；余度設計；故障監控

0 引言
直觀(guān)教學(xué)是增強飛行學(xué)員理論聯(lián)系實(shí)際的有效手段，伴隨著(zhù)多媒體技術(shù)的發(fā)展，如何提升傳統教學(xué)模型不可替代的演示功能，成為制約教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。
傳統教學(xué)模型存在數量多、結構簡(jiǎn)單、功能單一的缺點(diǎn)，但是其演示功能強，學(xué)員可以動(dòng)手操作的優(yōu)點(diǎn)是現代多媒體教學(xué)方式無(wú)法替代的。飛機航向控制顯示系統是利用MCS-51單片機控制功能，將系統內多個(gè)模型綜合，采用機電控制方式實(shí)現系統多功能教學(xué)和學(xué)員操作功能。一方面可以提高教學(xué)效果，同時(shí)還可以增強教員解決教學(xué)問(wèn)題的動(dòng)手能力，為將來(lái)從事相關(guān)科學(xué)研究打下堅實(shí)的基礎。

1 系統功能要求
飛機航向控制顯示系統為多功能教學(xué)系統，本文只探討其中飛機航向控制及其相關(guān)顯示部分功能設計與實(shí)現。仿真模型仿照飛機座艙安裝方向舵。通過(guò)微動(dòng)電門(mén)，單片機可接受方向舵三個(gè)位置信號；方向舵中立位置時(shí)，飛機航向不變化；向左蹬舵時(shí)，飛機左轉彎；向右蹬舵時(shí)，飛機右轉彎。飛機改變航向時(shí)，要求飛機航向改變方向燈光和座艙顯示儀表板上的指示燈相應地發(fā)出提示信號。打開(kāi)開(kāi)機電門(mén)時(shí)，所有信號燈都應閃爍。待機時(shí)，2個(gè)待機燈發(fā)出不閃爍的信號。表1為飛機航向控制顯示系統真值表。

在飛機航向控制顯示系統中，設定打開(kāi)開(kāi)機電門(mén)時(shí)，信號燈以高頻(約30 Hz)頻率閃爍，提示使用人員準備操作。飛機航向改變或開(kāi)機狀態(tài)下，信號燈和座艙顯示儀表板指示燈的閃爍頻率為1 Hz(低頻信號)。
根據飛機航向變化信號顯示控制系統的功能，可以用數字邏輯電路來(lái)實(shí)現，如圖1所示。系統中還應有高低頻信號發(fā)生電路和輸出驅動(dòng)電路。用數字邏輯電路來(lái)實(shí)現系統功能的缺點(diǎn)是：一旦系統的功能有所改動(dòng)，電路也要隨之變動(dòng)，靈活性較差；增加功能，實(shí)現難度大。