基于Intel 8254的運動(dòng)平臺數／模轉換電路設計

摘要：提出了一種新型的運動(dòng)平臺數／模轉換(D／A)電路。利用可鳊程定時(shí)／計數器8254具有可編程單次脈沖、對主頻進(jìn)行分頻等特點(diǎn)，設計了一種數／模轉換電路。實(shí)際應用表明，這種數／模轉換電路簡(jiǎn)單實(shí)用，工作穩定，且成本低、抗干擾能力較強、實(shí)時(shí)性好，已經(jīng)成功地應用于某型飛行模擬器三自由度運動(dòng)平臺控制系統中。該電路還可推廣應用于飛行模擬器的儀表控制系統、操縱負荷仿真系統的數／模轉換電路中。
關(guān)鍵詞：運動(dòng)平臺；可編程定時(shí)／計數器8254；數／模轉換電路；可編程單次脈沖

0 引言
飛行模擬器的運動(dòng)平臺主要是用來(lái)向飛行員提供飛機運動(dòng)的動(dòng)感信息，使飛行人員感覺(jué)與在被模擬的真實(shí)運動(dòng)飛機上、在同樣環(huán)境和任務(wù)下的動(dòng)感相一致。運動(dòng)平臺系統一般由機械系統、液壓系統、控制系統組成。數／模轉換電路是控制系統的的核心，它要把經(jīng)運動(dòng)平臺算法解算出的各液壓缸伸縮量的數字信號轉換成模擬量信號，然后經(jīng)濾波放大、電液伺服閥后，由電液伺服閥驅動(dòng)各液壓缸運動(dòng)，進(jìn)而驅動(dòng)運動(dòng)平臺仿真飛機飛行時(shí)的各種姿態(tài)及地面滑跑、著(zhù)陸及放起落架時(shí)的振動(dòng)等。
數／模轉換電路一般使用專(zhuān)門(mén)的D／A轉換器，D／A轉換器的種類(lèi)比較多，如有權電阻網(wǎng)絡(luò )型、倒T型電阻網(wǎng)絡(luò )型、權電流型、開(kāi)關(guān)數型、權電容網(wǎng)絡(luò )型、串行輸入型等，本文利用Intel 8254設計了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的數模轉換(D／A)電路，并應用于飛行模擬器三自由度運動(dòng)平臺控制系統中。

1 運動(dòng)平臺控制系統組成
三自由度運動(dòng)平臺控制系統硬件由平臺控制計算機、接口系統、濾波功放板、看門(mén)狗電路和液壓伺服系統組成，接口系統包括D／A，A／D轉換電路(見(jiàn)圖1)。通過(guò)主計算機接收到飛行方程解算出的與控制平臺有關(guān)的各種信息，由平臺控制計算機進(jìn)行處理，經(jīng)數／模轉換(D／A)、濾波、功放成為伺服閥控制指令，驅動(dòng)液壓缸平滑、穩定的伸縮，實(shí)時(shí)產(chǎn)生和被模擬的飛機相似的過(guò)載、姿態(tài)、振動(dòng)等運動(dòng)信息。液壓缸的伸長(cháng)量經(jīng)位移傳感器送給比較放大器，形成硬件閉環(huán)控制，位移信號經(jīng)模／數轉換(A／D)，送給平臺控制計算機，用來(lái)對平臺極限位置的限制。同時(shí)，由看門(mén)狗電路實(shí)時(shí)監視控制電路的工作情況，確保運動(dòng)平臺的安全?？刂葡到y硬件電路的核心為自行研制的D／A轉換電路及看門(mén)狗電路。

2 D/A轉換電路
三自由度運動(dòng)平臺數／模轉換電路主要由74LS138譯碼器、可編程定時(shí)器／計數器芯片8254、8位數據緩存器74LS245等組成，核心元件是可編程定時(shí)器／計數器芯片8254。